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

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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。