金ナノロッドの配向・位置制御技術の確立と新規光学材料への展開

金ナノ粒子は光照射によって局在表面プラズモン共鳴（LSPR）が誘起される。中でも棒状の金ナノ粒子（金ナノロッド; GNR）には、長軸方向に対応した特徴的で強いプラズモン（L-LSPR）が現れる。このL-LSPRは光の照射方向に依存するため、GNRの自在な配向制御の実現は新たな機能を持つ光学デバイスへの応用が期待される。本研究では、外部刺激に応じて柔軟に形を伸縮させる高分子ブラシをテンプレートとして利用し、GNRの動的な配向制御法の確立を目指す。これまで異方性ナノ粒子のテンプレートとして着目されていなかった高分子ブラシを用いることで、ナノ粒子制御に関して新たな知見をもたらすことが期待される。 本期間においては、GNRの垂直配向化が可能である高分子ブラシの条件を探索した。その結果、高分子ブラシの密度と長さが重要であることが判明したため、それらのファクターを制御する手法を確立した。ガラス基板上に重合開始剤と開始基を持たない分子を混合して反応させることでポリマーの密度を制御できることを発見した。さらに、重合の時間を変更することでポリマーブラシの長さを制御した。PSS brushに対して正に帯電したGNRを吸着させたところ、ある一定以上の密度、長さがGNRの垂直配向化に重要であることが判明した。以上の結果から、GNRがポリマーブラシの間隙に入り込むことによって、GNRが一方向に固定化されると考えられる。今後はポリマーブラシの構造変化とGNRの配向変化について、詳細なメカニズム探索を行うことで今後の応用展開に向けた基盤の確立を目指す。

金ナノ粒子は光照射によって局在表面プラズモン共鳴（LSPR）が誘起される。中でも棒状の金ナノ粒子（金ナノロッド; GNR）には、長軸方向に対応した特徴的で強いプラズモン（L-LSPR）が現れる。このL-LSPRは光の照射方向に依存するため、GNRの自在な配向制御の実現は新たな機能を持つ光学デバイスへの応用が期待される。本研究では、外部刺激に応じて柔軟に形を伸縮させる高分子ブラシをテンプレートとして利用し、GNRの動的な配向制御法の確立を目指す。これまで異方性ナノ粒子のテンプレートとして着目されていなかった高分子ブラシを用いることで、ナノ粒子制御に関して新たな知見をもたらすことが期待される。 本期間においては、GNRの垂直配向化が可能である高分子ブラシの条件を探索した。その結果、高分子ブラシの密度と長さが重要であることが判明したため、それらのファクターを制御する手法を確立した。ガラス基板上に重合開始剤と開始基を持たない分子を混合して反応させることでポリマーの密度を制御できることを発見した。さらに、重合の時間を変更することでポリマーブラシの長さを制御した。PSS brushに対して正に帯電したGNRを吸着させたところ、ある一定以上の密度、長さがGNRの垂直配向化に重要であることが判明した。以上の結果から、GNRがポリマーブラシの間隙に入り込むことによって、GNRが一方向に固定化されると考えられる。今後はポリマーブラシの構造変化とGNRの配向変化について、詳細なメカニズム探索を行うことで今後の応用展開に向けた基盤の確立を目指す。