| Project/Area Number |
16F16333
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Research Field |
Nanomaterials engineering
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
有賀 克彦 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (50193082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LI YUNQI 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-10-07 – 2020-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | メソポーラス物質 / カプセル / 電気化学触媒 / 金属酸化物 / 高分子ミセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メソスコピックレベルの制御された孔構造を壁に持つ微小カプセルは、ドラッグデリバリーから光および電気化学触媒としての応用が広く期待できる。本研究では、制御された高分子ミセルを鋳型（Structural Directing Reagent）として、様々な素材からなるメソポーラス中空カプセルを合理的に合成することを目的とする。鋳型の設計により、孔構造の配列を自在に制御でき、孔のサイズやカプセル全体の表面積、その素材の結晶化度をもコントロールしうる。本研究では、金属酸化物や金属窒化物からなるメソポーラス微小カプセルを、トリブロックコポリマーが自発的に形成する高分子ミセルを鋳型として合成する。合成された物質を用い、電気化学的特性、エネルギー変換や貯蔵、センサー応用、ガス吸着や分離などの機能も検討することを目的とする。まず第一段階として、入手可能な様々なトリブロックコポリマーを用いて、条件を種々変えながら、高分子ミセルの形成条件やその形状コントロール因子を検討した。その後、モデル物質としてシリカ（酸化ケイ素）を用いて、メソポーラス微小カプセルの合成を行った。この初期実験によって、基本的な実験条件をいち早く確立するように努力した。そののち、機能性に優れる物質の例として酸化コバルト（Co3O4）を用いて、未知物質を用いたメソポーラス微小カプセルの合成も試みている。この際、高分子ミセルを鋳型とした場合と、メソポーラスシリカを鋳型とした場合の合成法を比較した。また、酸素形成反応における触媒機能やリチウムイオン貯蔵能の検討など、機能物質として価値を見極めるための初期検討を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これらの研究の成果の一部を、Hollow carbon nanospheres using an asymmetric triblock copolymer structure directing agent という論文として、英国王立化学会の Chemical Communications 誌にいち早く発表するなど、非常に優れた研究の展開を見せている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、下記の研究を行う計画である。いろいろな金属酸化物や金属窒化物のメソポーラス微小カプセルの合成を行う。前年度が初期実験として大局的な条件探索を行うことが主目的であったのに対し、本年度は、詳細な構造分析を並行させて、精緻な構造を制御するための条件確立を目的とする。特に、トリブロックコポリマーとして最適化された構造（ポリスチレン、ポリビニルピリジン、ポリエチレンオキサイドなどからなるブロックコポリマーが有力であると予想する）の鋳型物質を主体に用いる。分析手段としては、カプセルの全体像を観察するための操作型電子顕微鏡、素材の局所構造を精査するための透過型電子顕微鏡による観察、窒素吸着による表面積や孔構造の定量的分析、Ｘ線回折による結晶性の検証や、ゼータ電位解析なども行う。
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