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

• 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

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。

External stimulus: The material of advanced medical equipment is expected to be used in the future. For example, if the material has low operability and low power, the material will be used in the application. In addition, the light emission and polarization of the light source are dependent on the incident angle and the absorption and heat transfer of near-infrared light. This study is aimed at introducing the orientation, temperature response, surface temperature and thermal conductivity characteristics of the substrate into the volume change of the substrate. The conditions for establishing the vertical alignment of the gold and silver alloy shall be discussed during the preparation and operation of the alloy in advance. The binding site of the substrate is cleaved by ultraviolet light, and the DNA is introduced and immobilized at the end of the plate. The immobilized DNA aggregates are elongated vertically from the substrate. These DNA lock alignment assemblies are controlled by electrostatic interactions between the substrate and the substrate. UV irradiation, vertical alignment, and substrate alignment As a result, the UV irradiation time increased, and the amount of UV irradiation increased. The results of the evaluation of the alignment state after writing are as follows: 1. When the substrate is in contact with the immobilization surface of the gold substrate, the alignment state of the gold substrate is in contact with the substrate. In case of contact between substrates, the vertical alignment is maintained.

项目成果

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

• 发表时间: 2018
• 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

• 发表时间: 2018
• 作者: Ryusuke Miyamoto;Koichi Mizutani;Tadashi Ebihara;and Naoto Wakatsuki;中村聡;中村聡
• 通讯作者: 中村聡