偏光面や入射角に依存して動く光駆動型ゲルアクチュエータの開発

开发出根据偏振面和入射角移动的光驱动凝胶致动器

基本信息

批准号：
18J11605
负责人：
中村聡
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11605/
关键词：
ナノロッドポリマーブラシ自己集合配向制御静電相互作用

项目摘要

外部刺激に応答するソフトマテリアルは機能性材料として注目を集めている。中でも、生体透過性の高い近赤外光を駆動力とするゲルアクチュエータは、マイクロマシンなどの先端医療機器の素材として期待されている。しかし、近赤外光に応答する材料の報告例が少ないこと、光による操作性が低いことが近赤外光を駆動力とするゲルアクチュエータの実用化において障害となっている。私がこれまでに開発してきた金ナノロッドの配向アレイは、偏光面や入射角に依存して近赤外光を吸収し、熱に変換することができると期待された(プラズモン発熱)。そこで本研究では、金ナノロッドの配向アレイを温度応答性ゲル表面に転写し、プラズモン発熱特性を利用して温度応答性ゲルの局所的な体積変化を引き起こすことで、アクチュエータとして動作させることを目指した。当該年度はその事前準備として、作製した金ナノロッド垂直配向アレイを別の転写する手法の確立のための条件検討を行った。まず、ガラス基板との結合部位に紫外光によって開裂する分子を導入したＤＮＡを、片末端を介して固定化する。このようにして固定化されたＤＮＡの集合体はＤＮＡブラシと呼ばれ、基板に対して垂直方向に伸長する。このＤＮＡ鎖配向集合体に静電相互作用によって金ナノロッドを吸着させることで、基板に対して垂直に配向した金ナノロッドアレイを作製した。紫外線を照射し、垂直配向を保ったまま別のガラス基板に転写できるかを調べた。その結果、紫外線照射時間に増すにつれ、金ナノロッドアレイの転写量が増加することがわかった。また、金ナノロッドのプラズモン特性を利用して転写後の配向状態の評価を行った結果、金ナノロッドアレイ固定化面と転写対象ガラス基板が接触していない場合、転写された金ナノロッドの配向は乱れていた。一方、基板間を接触させた場合、金ナノロッドアレイは垂直配向を維持した状態で転写されることがわかった。

响应外部刺激的软材料吸引了作为功能材料的注意力。其中，由近红外光驱动的凝胶致动器预计将是高级医疗设备（例如微型机械）的材料。但是，很少有材料报道响应近红外光和光的低操作性，这是实际使用凝胶执行器的障碍，这些凝胶执行器使用近红外光作为其驱动力。到目前为止，我已经开发的金纳米棒的方向阵列预计能够吸收近红外光，并根据极化平面和入射角（等离子体热产生）将其转化为热量。因此，在这项研究中，我们旨在将金纳米棒的取向阵列转移到温度响应性凝胶的表面，并使用等离子体热的产生特性引起温度响应性凝胶的局部体积变化，从而使其可作为执行器。在这个财政年度，检查了一种条件，以建立一种创建一种不同方法来转移垂直定向的金纳米棒阵列的方法。首先，将紫外线裂解的分子与玻璃底物固定在结合位点中的DNA通过一端固定。这样固定的DNA组件称为DNA刷，延伸至底物。通过静电相互作用将金纳米棒吸附在DNA链比对组件上，以制备垂直于底物的基金纳米棒阵列。检查了是否可以在保持其垂直方向的同时将其转移到另一个玻璃基板上。结果，发现金纳米棒阵列的转移量随着紫外线照射时间的增加而增加。此外，使用金纳米棒的等离子体特性评估了转移后的方向状态，当固定的金纳米棒的表面与要转移的玻璃基板没有接触时，将转移的金纳米棒的方向扭曲。另一方面，发现当底物接触时，在保持垂直方向的同时转移了金纳米棒阵列。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fabrication of Vertically aligned Rod-Shaped Nanoparticle Arrays Utilizing Polyelectrolyte Polymer Brushes on Substrates

利用基板上的聚电解质聚合物刷制造垂直排列的棒状纳米颗粒阵列

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryusuke Miyamoto;Koichi Mizutani;Tadashi Ebihara;and Naoto Wakatsuki;中村聡
通讯作者：
中村聡

二本鎖DNAブラシを用いた垂直配向金ナノロッドからなる単層アレイの作製

使用双链 DNA 刷制造由垂直排列的金纳米棒组成的单层阵列

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryusuke Miyamoto;Koichi Mizutani;Tadashi Ebihara;and Naoto Wakatsuki;中村聡;中村聡
通讯作者：
中村聡

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中村聡其他文献

Physical fields, soliton systems and Kawaguchi space.

物理场、孤子系统和川口空间。

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
An. Stiint. Univ. Al. I. Cuza IaSi. Mat. (N.S.) 53
影响因子：
0
作者：
Tamai;et. al.;佐藤俊輔;So-Ryong Chae;Hiroshi Yamamura;Hiroshi Yamamura;Hiroshi Yamamura;山村寛;山村寛;山村寛;山村寛;山村寛;中村聡;中村聡;中村聡;Takahiro Yajima and Hiroyuki Nagahama;Takahiro Yajima and Hiroyuki Nagahama
通讯作者：
Takahiro Yajima and Hiroyuki Nagahama