| Project/Area Number |
23K23433
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| Project/Area Number (Other) |
22H02165 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 倫太郎 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10794125)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
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| Keywords | ナノ粒子 / 自己組織化 / シリカ / 両親媒性高分子 / ポリペプチド / 小角X線散乱 / 粒子配列 |
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| Outline of Research at the Start |
無機ナノ粒子の配列体は従来の原理を超えた機能を発現することが理論的に予測されており，それらを高精度，高収率，省エネルギーで生産する革新的プロセスの開発が求められている．本研究では，無機ナノ粒子と両親媒性ポリペプチドおよび合成高分子の協奏的自己組織化を利用して，水を溶媒とする液相から，構造単分散性にすぐれるナノ粒子配列体のコロイドを得る手法を開拓する．特に，光学分野のアプリケーションへ直結するリング状ナノ構造の創出とその液相中の in situ 構造解析による形成メカニズムの解明を行う．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, the formation process of ring-shaped self-assemblies of silica nanoparticles in the presence of a block copolymer composed of polypropylene oxide and polyethylene oxide was investigated by approaching both ex situ observation using scanning electron microscopy and in situ observation using small angle X-ray scattering. In addition, silica nanoparticle self-assembly behavior was observed when amphiphilic polypeptides were used. The silica nanoparticle arrays appeared to be structurally polydisperse in scanning electron microscopy, but small-angle X-ray scattering observations showed that the particles formed structures with good yields, with particles arranged in five-membered rings in the case of the block copolymer and at the vertices of an octahedron in the case of the polypeptide. It has been revealed that this self-assembling method gives particle arrays with structural monodispersibility in the liquid phase.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ナノ粒子の精密配列化は、次世代機能性材料を生み出す基盤技術たりえる。我々は、無機ナノ粒子と有機高分子の相互作用を利用した液相プロセスにより、ナノ粒子を１～３次元に自己組織化させる方法を開拓してきたが、構造が多分散化しやすいという欠点を抱えていた。本研究では、シリカナノ粒子(SNP)のリング状配列体に焦点を当て、両親媒性ブロック共重合体およびポリペプチドの存在下で形成するSNPリングの構造を小角X線散乱法を用いてその場観察した。従来の走査型電子顕微鏡法を用いた乾燥状態での構造解析と比較して、液中では単分散性にすぐれる自己集合構造が形成されていることを明らかにできた。
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