ナノ粒子の分散・凝集機構と自己組織化・秩序構造形成

コロイドナノ粒子の規則配列構造は、光学系材料やセンサーをはじめ種々の機能を持ち得るが、低コスト・汎用性を実現するには、リソグラフ法や鋳型法などのトップダウン手法でなく、粒子の自己組織化を利用したボトムアップ型プロセスが有望となる。 　本講演では、秩序形成の鍵となる粒子間相互作用力の基礎を講述し、種々の操作法によって、言わば「勝手に」粒子が秩序構造をとるように仕向けるための原理を述べるとともに、粒子自身の規則配列やパターン状周期構造など、種々の自己組織化による秩序構造形成の実験例を紹介する。

1. コロイド系の分散・凝集の基礎
   1. 分散系の数例とその特徴・機能
   2. 液相系での粒子表面の帯電機構
   3. 帯電表面間の静電的相互作用力 – 斥力 -
   4. van der Waals相互作用力 – 引力 -
   5. 斥力と引力の拮抗による全相互作用の多様性 – DLVO理論 -
      1. 分散安定条件
      2. 凝集条件 – 緩速凝集と急速凝集 -
2. ナノ粒子/メゾ粒子の自己組織化・秩序構造形成
   1. 3次元系での秩序構造化 – コロイド結晶 -
      1. 粒子濃度増加による秩序化
      2. 液蒸発による秩序化
      3. 脱塩による秩序化
      4. 操作法に依らぬ秩序構造形成原理
   2. 単層ナノ粒子規則配列の成功事例
3. 乾燥による移流集積場の活用
   1. 周期的なストライプ構造の自発的発現とその応用事例
   2. ドット状粒子集団の周期的配列発現とその応用事例
4. (補遺) 核生成制御による機能性ナノ粒子の強混合フローリアクタ合成
   • 単分散ナノ粒子、コアシェル粒子などのフロー合成事例を時間があれば概説
5. Q&A