Development of Photoresponsive Organic-Inorganic Hybrid Liquid Crystals : Spontaneous Organization of Inorganic Nanoparticles with Organic Molecules

光响应有机-无机杂化液晶的开发：无机纳米粒子与有机分子的自发组织

基本信息

批准号：
19559003
负责人：
TSUTSUMI Osamu
金额：
$ 1.84万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

金属や半導体などの無機材料をナノメーターサイズの微粒子にすると量子効果によりバルク材料とは全く異なる優れた性質を発現する。このため, ナノ微粒子のデバイス化を目指した研究が近年活発に行われている。これらの材料をデバイスへと展開するためには, ナノ微粒子をいかに効率よく組織化するかが鍵となる。本研究では, 光応答性液晶を利用して金属ナノ微粒子を自己組織化し, その組織構造を光で制御することを検討した。本研究では金属ナノ微粒子として合成が比較的容易な金のナノ微粒子を用い, 液晶性アゾベンゼンを結合した金ナノ微粒子の合成とその液晶挙動および光応答挙動を検討した。合成した金ナノ微粒子の吸収スペクトル測定の結果, アゾベンゼンに由来する吸収帯の他に510 nm付近に金ナノ微粒子のプラズモン共鳴に起因すると考えられるブロードな吸収が観察された。また, 紫外光照射を行って吸収スペクトルを測定し, 金ナノ微粒子上でもアゾベンゼン部位の光化学反応が可逆的に起こることを確認した。さらに, 偏光顕微鏡観察およびDSC測定の結果, 合成した微粒子は液晶性を示すことが分かった。アゾベンゼンがトランス体の状態では, 金ナノ微粒子が一次元的に組織化されることが分かった。一方, アゾベンゼンがシス体に異性化すると金ナノ微粒子はランダムに凝集することを確認した。すなわち, 本研究では, ナノ微粒子表面に結合したアゾベンゼンの光異性化により, ナノ微粒子集合体の構造を光で制御できることを見いだした。

当金属、半导体等无机材料被制成纳米尺寸的颗粒时，由于量子效应，它们表现出与块体材料完全不同的优异性能。因此，近年来，人们积极开展了旨在利用纳米粒子制造设备的研究。为了将这些材料开发成器件，关键是如何有效地组织纳米颗粒。在这项研究中，我们研究了使用光响应液晶的金属纳米颗粒的自组装以及利用光控制结构。本研究采用相对容易合成的金纳米粒子作为金属纳米粒子，研究了与液晶偶氮苯结合的金纳米粒子的合成及其液晶行为和光响应行为。测定合成的金纳米粒子的吸收光谱，结果除了来自偶氮苯的吸收带以外，在510nm附近观察到宽吸收，认为这是由金纳米粒子的等离子体共振引起的。此外，我们测量了紫外光照射下的吸收光谱，并证实即使在金纳米颗粒上，偶氮苯部分的光化学反应也会可逆地发生。此外，偏光显微镜和DSC测量表明合成的微粒表现出液晶性。研究发现，当偶氮苯为反式时，金纳米颗粒呈一维组织。另一方面，已证实当偶氮苯异构化为顺式时，金纳米粒子随机团聚。换句话说，在这项研究中，我们发现纳米颗粒聚集体的结构可以通过光异构化与纳米颗粒表面结合的偶氮苯来控制。

项目成果

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Synthesis, Photoisomerization Behavior and Liquid-Crystalline Properties of Azobenzenes Attached on the Surface of Gold Nanoparticles.

金纳米粒子表面附着偶氮苯的合成、光异构行为和液晶性质。

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Proc. SPIE 7050
影响因子：
0
作者：
Osamu Tsutsumi;Keitarou Yamamoto;Yohei;Yamamoto;Takeshi Hashishin;Hirokazu Sato.
通讯作者：
Hirokazu Sato.

Stimulus-Responsive Molecular Rotors : Control of Rotary Motion in Triptycene-Ionophore Systems with s-Block Metal Cations.

刺激响应分子转子：使用 s 块金属阳离子控制三蝶烯-离子载体系统中的旋转运动。

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Thin Solid Films 517
影响因子：
0
作者：
Osamu Tsutsumi;Fumiko Suzuki;Mai Oowaki;Yoshie Okazaki;Kazuyoshi Takeda;Yasuhiro Mazaki;Gaku Yamamoto.
通讯作者：
Gaku Yamamoto.

フォトクロミック液晶で被覆した金ナノ微粒子の合成と光応答性

光致变色液晶包覆金纳米颗粒的合成及其光响应性能