超分子ナノ結晶を用いる柔軟な光機能材料の創成

使用超分子纳米晶体创建柔性光学功能材料

基本信息

批准号：
14050071
负责人：
小島秀子
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

有機結晶は基本的特性は優れていても、単結晶は成形加工の問題があるため、光機能材料への実用化に至っていない。そこで本研究においては発想を転換し、ナノサイズの結晶を作り、これをゲルなどと複合化することにより、薄膜化、表面コーティングは勿論、折り曲げ自由で生体にも使用できるような柔らかい光機能材料の開発を最終目標として研究を行った。本研究はナノ結晶がないと始まらないが、有機ナノ結晶の作製方法についてはまだ確立されているとは言えないので、ナノ結晶の作製法から検討を開始した。用いた方法は、基質溶液を、その基質は溶解しない溶媒に加え、基質溶液の溶媒を吸収させることにより結晶を析出させる、液体乾燥法(溶媒吸収法)である。まずポルフィリンについて溶媒の種類、濃度、温度、撹拌方法、熟成時間などのパラメーターを変えて検討した。その結果、-30℃に冷却したエタノールと水の1:1溶液に、テトラフェニルポルフィリンのジクロロメタン溶液を撹拌しながら滴下し、10分後にろ過することにより、100〜200nmの微結晶を得た。次に、私達の開発したアミノピリジン-ベンゼンスルホン酸系の非線形光学結晶については、両成分を含むメタノール溶液を、-10℃のベンゼンと四塩化炭素の1:1溶媒に撹拌しながら滴下し、すぐにろ過することにより、1μm程度の微結晶を得た。また、強い青色蛍光を示すピリジルベンズイミダゾール系の化合物については、-30℃のシクロヘキサンとデカリンの1:1溶媒に、N-メチルピロリドン溶液を、超音波を照射しながら滴下し、すぐにろ過することにより、サブμm程度の微結晶を得た。一方、フレキシブルな複合体を作るための媒体として、イソプロピルベンゼン系ゲル、ピリジルベンズイミダゾール系の蛍光性ゲルを創製した。これらゲルの微細構造を走査型電子顕微鏡により観察したところ、繊維状などの多様な構造が明らかとなった。

尽管有机晶体具有优异的基本性能，但单晶在形成和加工方面存在问题，因此它们尚未作为光学功能材料投入实际应用。因此，在这项研究中，我们改变了思路，创造了纳米级晶体并将其与凝胶等复合，创造出可以自由弯曲并用于生物体的软光学功能材料，以及薄膜和表面涂层研究的最终目的是开发。这项研究离不开纳米晶体，但由于尚未建立有机纳米晶体的制造方法，因此我们从纳米晶体的制造方法开始进行研究。使用的方法是液体干燥法(溶剂吸收法)，其中将底物溶液添加到不溶解底物的溶剂中，并通过吸收底物溶液的溶剂来沉淀晶体。首先，我们通过改变溶剂类型、浓度、温度、搅拌方法和老化时间等参数来研究卟啉。结果，在搅拌下将四苯基卟啉的二氯甲烷溶液滴加到冷却至-30℃的1:1乙醇和水溶液中，10分钟后过滤，得到100至200nm的微晶。接下来，对于我们开发的氨基吡啶-苯磺酸非线性光学晶体，在-10℃下将含有两种组分的甲醇溶液在搅拌下滴加到苯和四氯化碳的1:1溶剂中，立即过滤，得到约20μm的微晶。获得1μm。对于显示强蓝色荧光的吡啶基苯并咪唑化合物，在-30℃下将N-甲基吡咯烷酮溶液滴加到环己烷和十氢萘的1:1溶剂中，同时用超声波照射，并立即过滤，结果是亚微晶。得到μm。另一方面，我们创建了基于异丙苯的凝胶和基于吡啶基苯并咪唑的荧光凝胶作为制造柔性复合材料的介质。当使用扫描电子显微镜观察这些凝胶的微观结构时，显示出各种结构，例如纤维结构。