可逆的な斥力／引力支配場を活用した異種ゲル微粒子から成る配列体構築

使用可逆排斥/吸引控制场构建由异质凝胶颗粒组成的阵列

基本信息

批准号：
22K05208
负责人：
湊遥香
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05208/
关键词：
高分子微粒子ゲル微粒子刺激応答性自己組織化

项目摘要

粒子表面に存在する高分子鎖に由来する立体斥力を活用することで、異種ゲル微粒子間の凝集を抑制し、単一ゲル微粒子では成し得ない、複数のゲル微粒子から成る配列構造制御を目的に取り組んでいる。初年度では、まず、異種ゲル微粒子を区別するための粒子合成法の確立に取り組んだ。特に、異なる油溶性蛍光染料を内包した固体ポリスチレン粒子をコアとし、シード沈殿重合法により、ハイドロゲルシェルを導入したコアシェルゲル微粒子を合成した。得られたコアシェルゲル微粒子は、シェルの架橋密度やシェル厚を変えることで粒子の柔らかさを調節でき、かつ、異種微粒子存在下でも水中で明確に区別可能であることを確認した。この際、コアシェルゲル微粒子のシェル層の架橋密度やシェル厚の設計による粒子の柔らかさの違いが、気水界面への吸着速度に影響することを見出した。そこで、微粒子分散液滴の乾燥に伴う気水界面における自発的な吸着現象を利用することで、柔らかいコアシェルゲル微粒子が気水界面に先に吸着し、その後、隙間を埋めるように硬いコアシェルゲル微粒子が吸着する自己組織化現象により、ドット柄の様な配列構造を達成し、その論文をまとめあげた。さらに最近では、顕微鏡を備え付けたlangmuir-blodgett法を活用する事で、langmuir装置のバリアの開閉に伴い、気水界面に吸着したゲル微粒子の充填密度を可逆的に自在調節できることを確認していることから、気水界面を活用した異種ゲル微粒子の配列構造制御に着手している。

通过利用颗粒表面存在的聚合物链的空间排斥力，抑制不同类型的凝胶颗粒之间的聚集，并旨在控制多个凝胶颗粒的阵列结构，这是单个凝胶颗粒无法实现的。致力于此。第一年，我们首先致力于建立一种颗粒合成方法来区分不同类型的凝胶颗粒。具体地，使用含有不同油溶性荧光染料的固体聚苯乙烯颗粒作为核，通过种子沉淀聚合合成引入了水凝胶壳的核-壳凝胶微粒。已证实，所获得的核-壳凝胶颗粒的柔软度可以通过改变壳的交联密度和壳厚度来控制，并且即使存在不同类型的颗粒，它们也可以在水中清晰地区分。此时，我们发现由于壳层的交联密度和壳厚度的设计而导致的核壳凝胶微粒的柔软度差异影响了空气-水界面处的吸附速率。因此，利用细颗粒分散液滴干燥时空气-水界面处的自发吸附现象，软核壳凝胶颗粒首先吸附到空气-水界面，然后硬核壳凝胶颗粒吸附到空气-水界面上。通过颗粒被吸附的自组装现象，他们实现了点状阵列结构，并就此结果撰写了一篇论文。此外，最近，通过利用配备显微镜的朗缪尔-布洛吉特方法，我们已经证实，随着朗缪尔装置的屏障的打开和关闭，吸附在空气-水界面的凝胶颗粒的填充密度可以可逆地调节。我们已经开始利用空气-水界面来控制异质凝胶颗粒的阵列结构。