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Envirionmentally-friendly process for obtaining mondisperse polymer nanoparticles and their applications for periodic nanostructured materials

Research Project

Project/Area Number 16K06841
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Reaction engineering/Process system
Research InstitutionYamaguchi University (2018)
Tohoku University (2016-2017)

Principal Investigator

Ishii Haruyuki  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授(テニュアトラック) (80565820)

Research Collaborator Nagao Daisuke  東北大学, 教授
Konno Mikio  東北大学, 名誉教授
Yahata Ayumi  東北大学
Nakazawa Hitoshi  東北大学
Murakami Makina  東北大学
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsナノラテックス / 単分散ポリマー粒子 / 2成分粒子配列体 / 自己組織化 / 乳化重合 / 界面活性剤 / ポリマーナノ粒子 / 単分散粒子 / インバース構造体 / ラテックス / コロイド結晶 / 周期性ナノ材料 / メソポーラス膜
Outline of Final Research Achievements

Novel process for latex nanoparticle synthesis has been developed by using ionic surfactants with high adsorption power. Since the amount of surfactant needed in our method is much lower that in conventional emulsion polymerization, our method is environmentally-friendly and enables reduction in process cost. In this study, our method was able to be applied to synthesis of latex nanoparticle with positive charge as well as that with negative one. This result suggests that our environmentally-friendly method enable production of monodisperse latex nanoparticles with various surface charges.
Sub-100 nm monodisperse latex nanoparticles obtained in our method assemble spontaneously to form periodic nanostructures. By using this phenomenon, periodic binary particle assembly was successfully prepared by using suspension of the latex nanoparticles and gold nanoparticles. This assembly can be used as high-sensitive devices by employing plasmonic properties of gold nanoparticles.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

工業・材料分野で欠かせない基盤材料であるラテックス(ポリマー粒子)の環境に優しい合成法を開発した。本手法は吸着力の強い界面活性剤を用いることで、乳化重合法で用いる界面活性剤の添加量を従来の10分の1に低減することに成功した。これにより、粒子洗浄操作をほとんど必要とせず、また廃液処理の負荷も低減できるため、環境低負荷かつ低コストな微粒子合成プロセスである。
また、合成粒子は粒径100 nm以下にあるにも関わらず、粒径の均一性が非常に高い。したがって、各種デバイス素子として有用な新規ナノ構造体や、薬物輸送担体などの機能性ナノ粒子への応用展開が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Presentation] 乳化重合によるカチオン性単分散ポリマーナノ粒子の合成2019

    • Author(s)
      村上槙菜、中沢仁、石井治之、長尾大輔
    • Organizer
      第21回化学工学会学生発表会【東京大会】
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] A facile route to obtain mesoporous silica nanoparticles with phosphor-free luminescence2018

    • Author(s)
      Haruyuki Ishii, Shunsuke Kawai, Mikio Konno, Daisuke Nagao
    • Organizer
      Energy Materials and Nanotechnology (EMN) Milan Meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 金-ポリマー二成分ナノ粒子配列体によるプラズモン特性の制御2018

    • Author(s)
      八幡あゆみ、石井治之、長尾大輔
    • Organizer
      化学工学会第50回秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Advanced Emulsion Polymerization with a Tiny Amount of Low CMC Surfactant2018

    • Author(s)
      H. Ishii、H. Nakazawa、N. Kuwasaki、M. Ishii、M. Konno、D. Nagao
    • Organizer
      The 6th Asian Symposium on Emulsion Polymerization and Functional Polymeric Microspheres
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 単分散ポリマーナノ粒子の環境低負荷型合成法の開発2018

    • Author(s)
      石井治之
    • Organizer
      化学工学会第83年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Fabrication of Ordered Structure Incorporating Gold Nanoparticles for Highly Sensitive Detection of Chemical Components2018

    • Author(s)
      A. Yahata、H. Ishii、D. Nagao
    • Organizer
      The 6th Asian Symposium on Emulsion Polymerization and Functional Polymeric Microspheres
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 単分散ポリマーナノ粒子合成に向けた乳化重合法における粒径分布制御2018

    • Author(s)
      中沢仁、桑崎直人、石井治之、長尾大輔、今野幹男
    • Organizer
      第20回化学工学会学生発表会【東京大会】
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 単分散粒子を鋳型としたポリマーインバースオパールの作製プロセスについて2017

    • Author(s)
      八幡あゆみ、石井治之、今野幹男、長尾大輔
    • Organizer
      化学工学会第82年会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学(東京都・江東区)
    • Year and Date
      2017-03-06
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 単分散ポリマーナノ粒子の環境適合型合成法の開発2017

    • Author(s)
      石井治之
    • Organizer
      化学工学会第49回秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 微量化学成分検出に向けた金ナノ粒子内包周期構造体の作製2017

    • Author(s)
      八幡あゆみ、石井治之、長尾大輔
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 長尾研究室ホームページ(東北大学工学研究科化学工学専攻

    • URL

      https://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 長尾研究室(東北大学大学院工学研究科)

    • URL

      https://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/

    • Related Report
      2017 Research-status Report 2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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