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メソポーラスシリカ粒子を利用したコロイド超格子結晶の構造制御

使用介孔二氧化硅颗粒控制胶体超晶格晶体的结构

基本信息

批准号：
15J06919
负责人：
山本瑛祐
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1. 研究目的 : 3次元フォトニック結晶は、その周期性を多様に変化させることで、負屈折率や光局在化などを実現すると期待されている。この3次元フォトニック結晶の構造制御に向け、2種類のコロイド粒子の集合で形成されるコロイド超格子結晶が注目されている。本研究では、多様な結晶構造のコロイド超格子結晶の作製を目指す。2. 研究手法 : 粒子が自己集合する際に2種類の長距離引力が作用する場合には、複雑な構造を組むことが理論的に示されている。本研究では、コロイド状メソポーラスシリカ粒子(CMS)への磁性物質の導入により磁気的相互作用を、電荷を持つ有機官能基の修飾により静電的相互作用を独立して制御し、新規構造のコロイド超格子結晶の獲得を狙う。3. 研究成果：本課題では、MSNsの内部に粒子間相互作用を変化させる磁性ナノ粒子などの物質を導入する予定であった。本年度はゲスト種の取り込み量増加に向けて、中空構造を有するナノ粒子の作製を行った。一般的に中空CMSは、シリカナノ粒子や界面活性剤ミセルなどのコア粒子を鋳型としてメソポーラスシリカを析出させることで作製されるが、鋳型除去に塩基処理や焼成など煩雑な過程が必要となる。本研究では、CMSに有機シロキサンを被覆し加熱するだけで、中空CMSが形成することを明らかにした。一昨年度、FCC構造のコロイド結晶の粒子間隙に選択的に粒子を析出させることで、ABC2構造の新規構造を持つコロイド超格子結晶への作製に成功した。本手法は、研究課題の目的である多様な構造のコロイド超格子結晶を作る汎用的手法となる可能性がある。本年度は、超格子構造の多様化に向けてさらなる組成の展開を目指した。具体的には、金-シリカで構築されるコロイド超格子結晶の間隙にカーボンを詰めたのちに、シリカのみを選択的に除去することで、金-カーボンで構築される超格子結晶の作成に成功した。

1. Objective: 3-D crystal structure, periodic structure, multi-polarization structure, negative refractive index structure, and expectation structure. The structure of the three-dimensional crystal is controlled by two kinds of crystal particles. In this study, we aim to provide some suggestions for the fabrication of hyperlattice crystals with heterogeneous crystal structures. 2. Research method: When particles are assembled, two kinds of long-distance gravity act on them, and the structure of the complex structure is shown in the theory. In this study, the introduction of magnetic particles (CMS) into magnetic materials, the interaction of magnetic particles, the modification of organic functional groups, the interaction of electrostatic particles, and the acquisition of superlattice crystals with new structures were studied. 3. Research results: This project aims to optimize the interaction between particles in MSNs, and to introduce magnetic particles into MSNs. This year, the number of particles selected increased, and the production of hollow particles increased. In general, it is necessary for hollow CMS particles and interfacial active agents to form and remove particles, and to burn them. In this study, CMS organic layer was formed by heating, and CMS hollow layer was formed. In the past year, the FCC structure of the crystal particle gap in the selection of particles to precipitate, ABC2 structure of the new structure to maintain the crystal superlattice production successfully This method is based on the objective of the study. This year, the direction of diversification of superlattice structure is pointed out. Specifically, the structure of the superlattice crystal was successfully completed.