ナノ構造化有機ｰ無機ハイブリッド微粒子の製造方法および多様な材料に接着するポリマー接着剤東北大学多元物質科学研究所准教授藪浩 1 説明内容 • 自己組織化によるナノ構造化有機ｰ無機ハイブリッド微粒子の製造方法 • ムール貝の接着タンパクを模倣したポリマー性接着剤 2 自己組織化によるナノ構造化有機ｰ無機ハイブリッド微粒子の製造方法内部に２種以上の相構造を持つポリマー微粒子の一方に無機物を導入表示デバイス材料・・・電気泳動ディスプレイの色材（電場応答する2種以上の多層構造）電子デバイス材料・・・キャパシタ（金属ｰ誘電体の多層構造）用光学デバイス材料・・・メタマテリアル（金属ｰ誘電体の多層構造） 3 ナノ構造を持つポリマー微粒子の作製手法ブロックコポリマーやポリマーブレンドから簡便に相分離構造を持つ微粒子を作製出来る手法 Adv. Mater., 17(17), 2062 (2005) 4 ナノ構造を持つポリマー微粒子ブロックコポリマー系ポリマーブレンド系一方の相を金属化できれば･･･メタマテリアルナノキャパシタ電気泳動ディスプレイの色材 5 選択的無機材料導入 (1 )メッキによるポリマー微粒子の金属化金属錯化相( B ) 疎水ポリマー相( A ) 金属化相 ( ２ )ポリマー被覆された金属ナノ粒子との複合化疎水ポリマー相( A ) 疎水ポリマー相( A ) 金属ナノ粒子金属錯化相( B ) 疎水ポリマー相(C ) 金属化相 6 新技術の特徴・従来技術との比較応用既存技術本技術 Electronic paper e le c tr ic fi e d 表示デバイス電子ペーパー用電気泳動ディスプレイ su b µm 画素が数百µm 電子デバイス電気二重層キャパシタ 2次元構造表面積が小さい ↓ 静電容量小光学デバイス負の屈折率を持つ材料メタマテリアル 2次元平面高価な加工プロセスサブ µmに高精細化が可能 e- 3次元構造→静電容量大 3次元構造簡便な作製プロセス多様な材料に混ぜられる 7 無機-有機ハイブリッド微粒子の物性磁性粒子の導入による外場応答性微粒子金ナノ粒子の集積による分散型表面増強ラマン散乱センサー m m PS NH2 PB-N H 2 A u N Ps 200~ 300 nm N ・電子ペーパーなど IR S R SE Plasm o nic N ano b alls ・液体中分子の高感度検出・生体プローブ 8 実用化に向けた課題 • 現在、多様なナノ構造を持つ有機ｰ無機ハイブリッド微粒子の作製に成功している。 • 今後、微粒子の大量製造プロセス（現状：ミリグラムスケール→グラムスケール）と粒径の均一性を向上（現状：標準偏差10％程度→ ５％以内）させる技術を確立する必要あり。 9 本技術に関する知的財産権 • • • • 発明の名称出願番号出願人発明者：多相ポリマー微粒子及びその製造法：特願2006-162535 ：国立大学法人北海道大学：藪浩、樋口剛志、下村政嗣 • • • • 発明の名称出願番号出願人発明者 • • • • 発明の名称出願番号出願人発明者：異方性ポリマー微粒子の製造法：特願2006-253826 ：国立大学法人北海道大学：藪浩、樋口剛志、下村政嗣：ブロック共重合体からなるナノディスク：特願2006-026944 ：国立大学法人北海道大学：藪浩、樋口剛志、下村政嗣 • • • • 発明の名称出願番号出願人発明者：イオン性液体を用いた機能性ポリマー微粒子の製造方法：特願2008-225179 ：国立大学法人東北大学：藪浩、下村政嗣、田島孝訓 • • • • 発明の名称出願番号出願人発明者：無機－有機ハイブリッド粒子、及びその製造方法。：特願2009-030628 ：独立行政法人科学技術振興機構：藪浩、樋口剛志、本吉究、小池和孝 • • • • 発明の名称出願番号出願人発明者：ポリマー材料の製造方法：特願2009-188892 ：独立行政法人科学技術振興機構：藪浩、樋口剛志 10 ムール貝の接着タンパク 11 ムール貝の接着タンパクを模倣したポリマー性接着剤ポリマー粒子へのナノ粒子の接着無機・金属ナノ粒子の有機溶媒可溶化 N Ps 100 nm ad h esion layer 1.0 µm Chem. Commun. 49, 6081-6083 (2013) Macromol. Rap. Commun., 2014, 35(20), 1763-1769 多様な材料表面に接着出来るため、無機ナノ粒子の有機溶媒への可溶化や、ポリマー材料表面への無機ナノ粒子の接合などに利用可能12 ムール貝の接着タンパクを模倣したポリマー性接着剤 13 新技術の特徴・従来技術との比較 14 新技術の特徴・従来技術との比較 15 実用化に向けた課題 • 現在、接着剤として有用であることは実証できている。 • 今後、実際にナノインプリントしたい樹脂に対する適用性を検討する必要がある。 16 本技術に関する知的財産権 • 発明の名称 • • • 出願番号出願人発明者 • 発明の名称 • • • 法及出願番号出願人発明者：ナノインプリント用樹脂, 該樹脂を含む積層体, 該樹脂を含むプリント基板, 及びナノインプリント基板の製造方法：特願2009-188892 ：独立行政法人科学技術振興機構：藪浩、齊藤祐太：カテコールセグメントを含むブロック共重合体及び該ブロック共重合体で被覆された無機ナノ粒子、並びに、カテコールセグメントを含むブロック共重合体の製造方び該ブロック共重合体で被覆された無機ナノ粒子の製造方法：特願2014-39963 ：独立行政法人科学技術振興機構：藪浩、齊藤祐太 17 企業への期待 • 有機ｰ無機ハイブリッド微粒子についてはフィルムやポリマー材料を取り扱う企業との共同研究を希望。粒子単体だけではなく、高機能フィラーとしての応用も探りたい。 • 接着剤については、ナノインプリント関連企業やその他界面の接着に悩みを持っている企業と共同研究を希望。 18 産学連携の経歴 • 2004年-2006年経産省地域新生コンソーシアムにより富士フイルム・帝人・シンセメックなどとハニカムフィルム製造装置の開発に従事 • 2007年-2011年 NEDOナノテク先端材料プロジェクトにより富士フイルムなどとハニカムフィルムの実用化開発に従事今まで10社以上の企業と共同研究を実施 19 お問い合わせ先科学技術振興機構知的財産戦略センター保護・活用グループ小澤修二ＴＥＬ 03-5214-8486 ＦＡＸ 03-5214-8417 e-mail [email protected] 20