| Project/Area Number |
22K14562
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 利喜 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (40940185)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 構造色 / 液晶 / コロイド / バイオミネラリゼーション / コロイド液晶 / コレステリック液晶 |
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| Outline of Research at the Start |
生物が鉱物を生み出すバイオミネラリゼーションに倣うことは、設計性の高い複雑かつ秩序構造を持つ有機無機複合体を合成するための手段の1つである。さらに、この合成方法を応用することで新規液晶性粒子の合成が提案されてきた。しかし、従来の無機物ベースのコロイド液晶は何れも単純な形状の粒子から成り、有機物から成る液晶と比べて多様な液晶相は発現することができていなかった。そこで本研究ではバイオミネラリゼーションの高い設計性を利用し、ねじれ形状を持つ有機無機複合棒状粒子の合成、形状を反映した液晶相と構造色の発現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の無機物ヘースのコロイド液晶は単純な形状の粒子からなり、有機物からなる液晶と比べて単純配向しただけのものが多く、機能性に乏しかった。そこで本研究では、生物が鉱物を生み出すバイオミネラリゼーションに倣うことで、低環境負荷で生体親和性の高い構造色を示す新規コロイド液晶の開発を目的とする。具体的にはアミノ酸存在下で結晶成長を行うことによってねじれ棒状粒子を合成し、その形状によって誘起されたコレステリック相による構造色材料の開発を最終目標としている。2023年度では、バイオミネラリゼーションに倣い、酸性高分子が被覆したアパタイト棒状粒子の合成条件の検討と構造色特性を明らかにした。合成時の試薬濃度・反応温度・反応時間を最適化することによって、粒径分布の狭い棒状粒子の合成に成功した。また、合成時の酸性高分子濃度を調整することによって粒径を制御することもできた。棒状粒子の形態観察と構造解析はX線回折測定と透過型電子顕微鏡を用いて行った。この棒状粒子のコロイドは一定濃度以上で液晶相を発現し、その液晶構造に伴う構造色を示した。その構造色は最大で50%以上の反射率を示し、観察する角度によって色が変わる角度依存性を示した。さらに、棒状粒子濃度と粒径制御によって構造色の可視光域での色彩の制御を実証した。この鮮やかな構造色を示すコロイドを高分子との複合化によって刺激に応じて色が変わるメカノクロミック材料の開発も行った。また、これらの材料合成の過程で、異種のコロイド液晶の開発も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初のねじれた棒状粒子の合成には至っていないが、棒状粒子の合成条件を最適化し、非常に鮮やかな構造色材料の開発に成功した。そしてその構造色特性を明らかにし、メカノクロミック材料の開発にも成功したため、おおむね順調と自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、引き続き液晶性棒状粒子からなる構造色材料について研究を推進していく。
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