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高光応答性ナノセルロース材料

Research Project

Project/Area Number 13F03392
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field 木質科学
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

磯貝 明  東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (40191879)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) YANG Quanling  東京大学, 農学生命科学研究科, 外国人特別研究員
YANG Quanling  東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsセルロース / ナノファイバー / TEMPO / 量子ドット / 蛍光 / 半導体 / quantum dot / cellulose nanofibril / fluorescence / Linear arrays
Outline of Annual Research Achievements

当研究室で見出されたTEMPO酸化セルロースナノファイバー(TOCN)は、環境適合型の水系触媒反応で前処理され、低解繊エネルギーで、完全ナノ分散化が可能であり、約3nmと超極細幅の結晶性セルロースミクロフィブリルレベルにまで変換された新規バイオ系ナノ材料である。本研究では、TOCN表面に高密度で規則的にカルボキシル基のNa塩が存在する特異的ナノ構造を利用し、機能性ナノ半導体物質として注目されている量子ドット(Quantum Dot:QD)との複合化による、新規高機能材料の創製に向けた基礎的研究を進めた。試料として、表面にアミン基を有するQD資料を準備し、カルボキシル基をプロトン化したTOCNを水中に分散させ、中和反応によってTOCN表面のカルボキシル基の塩型で、QDナノ粒子をTOCN表面に結合させる最適条件を検討した。原子間力顕微鏡画像から、TOCN表面にQDナノ粒子がイオン結合を介して分布していることが確認できた。また、QDの粒子径によってQD複合化TOCNの水分散液は、紫外線照射によって波長の異なる蛍光を発した。また、QD複合化TOCN水分散液をキャスト-乾燥して得られるフレキシブル透明フィルムについても、紫外線照射によって特異的な蛍光色を示すことが確認でき、TOCN/QD複合化物が蛍光フィルムとして利用可能であることが明らかになった。また、TOCNとQDの結合状態を赤外分光法によって検討したところ、カルボキシル基の全てがQDのアミン基と塩結合を形成しているのではなく、一部のカルボキシル基が塩結合することでQDナノ粒子をTOCN表面上に固定化していることが判明した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014 2012

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Formation of β-ketoester bonds between alkylketene dimer (AKD) and cellulose at AKD/cellulose interface for efficient hydrophobization2014

    • Author(s)
      Quanling Yang, Miyuki Takeuchi, Tsuguyuki Saito, and Akira Isogai
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 30 Issue: 27 Pages: 8109-8118

    • DOI

      10.1021/la501706t

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improvement of hydrophobic nature of composite film surfaces by assembly of hydrophilic nanocellulose and nanoclay components2014

    • Author(s)
      Chun-Nan Wu, Tsuguyuki Saito, Quanling Yang, Hayaka Fukuzumi, and Akira Isogai
    • Journal Title

      ACS Applied Materials and Interfaces

      Volume: 6 Issue: 15 Pages: 12707-12712

    • DOI

      10.1021/am502701e

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly tough and transparent layered composites of nanocellulose and synthetic silicate2014

    • Author(s)
      Chun-Nan Wu, Quanling Yang, et al., Akira Isogai
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 392-399

    • DOI

      10.1039/c3nr04102f

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cellulose-clay layered nanocomposite films fabricated from aqueous cellulose/LiOH/urea solution2012

    • Author(s)
      Quanling Yang, Chun-Nan Wu, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 100 Pages: 179-184

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2012.10.044

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Strongly luminescent nanocomposites prepared from TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils and quantum dots2015

    • Author(s)
      Quanling Yang, Zuqun Shi Z, Zi-Dong Qi, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai
    • Organizer
      International Symposium on Wood Science and Technology 2015
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Self-reinforced cellulose nanofibril/cellulose nanocomposites2014

    • Author(s)
      Quanling Yang, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai
    • Organizer
      Japanese-European workship "Celulose and functional polysaccharides"
    • Place of Presentation
      Berlin
    • Year and Date
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Superior reinforcement effect of cellulose nanofibrils in regenerated cellulose matrix2014

    • Author(s)
      Quanling Yang, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai
    • Organizer
      International Symposium on Fiber Science and Technology (ISF 2014)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-09-29 – 2014-10-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Superior reinforcing effect of TEMPO‐oxidized cellulose nanofibrils2014

    • Author(s)
      Quanling Yang, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai
    • Organizer
      Green Chemistry: Gordon Research Conference, Industrial Successes and Challenges
    • Place of Presentation
      Hong Kong
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-08-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Chemical Structures of Alkylketene Dimer (AKD) at the AKD/Cellulose Interfaces2014

    • Author(s)
      Quanling Yang, Miyuki Takeuchi, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai
    • Organizer
      セルロース学会年次大会
    • Place of Presentation
      鹿児島市、鹿児島大学
    • Year and Date
      2014-07-17 – 2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] All-cellulose composites reinforced with TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils2014

    • Author(s)
      Quanling Yang, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai
    • Organizer
      The 245th American Chemical Society National Meeting
    • Place of Presentation
      Dallas Convention Center, Dallas, TX, USA
    • Year and Date
      2014-03-16
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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