Formation of novel metal nanoparticles at electrochemical liquid/liquid interface between ionic liquid and water as a reaction field

• Project/Area Number: 26410149
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Analytical chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Nishi Naoya 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10372567)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): SAKKA Tetsuo 京都大学, 大学院工学研究科, 教授 (10196206) ; AMANO Ken-ichi 京都大学, 大学院工学研究科, 助教 (30634191)
• Research Collaborator: KAKINAMI Tatsuya ; YAJIMA Ikumi
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: イオン液体｜水界面 / 液液界面 / ナノファイバー / 電子移動 / イオン移動 / 塩化金酸 / デンドライト / 溶融塩 / イオン液体 / 界面電子移動 / 界面イオン移動 / チオフェン / ヤヌス型コンポジット / 還元 / 電荷移動ボルタンメトリー

Outline of Final Research Achievements

Gold nanofibers have been found to be formed via a spontaneous and heterogeneous electron-transfer reaction at the soft liquid/liquid interface between highly hydrophobic ionic liquid and water. The tips of the nanofibers show a dendritic structure. The dendrites are bundled to nanofibers except around the tips. Electrochemical reactions at the ionic liquid/water interface have revealed that electron transfer and ion transfer are coupled, leading to the spontaneous reductive deposition of the gold nanofibers. The several roles of the ionic liquid for the dendritic nanofiber formation have been found.

Research Products

• [Journal Article] Stability evaluation of cation bridging on a muscovite surface to describe ion-specific wettability alteration (2017)
  • Author(s): K. Kobayashi, Y. Liang, S. Murata, T. Matsuoka, S. Takahashi, K. Amano, N. Nishi, and T. Sakka
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 121 Issue: 17 Pages: 9273-9281
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b12116
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ion distribution and hydration structure in the Stern layer on Muscovite surface. (2017)
  • Author(s): K. Kobayashi, Y. Liang, S. Murata, T. Matsuoka, S. Takahashi, N. Nishi, and T. Sakka
  • Journal Title: Langmuir Volume: 33 Issue: 15 Pages: 3892-3899
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b00436
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Potential-Dependent Dynamics of Ionic Liquids on a Gold Electrode: Steric Effect of Constituent Ions Studied by Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy (2017)
  • Author(s): Kenta Motobayashi, Yuki Inoue, Kazuya Minami, Naoya Nishi, Tetsuo Sakka, Masatoshi Osawa
  • Journal Title: J. Electroanal. Chem. Volume: 印刷中 Pages: 126-133
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2017.02.049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anion dependence of camel-shape capacitance at the interface between mercury and ionic liquids studied using pendant drop method (2017)
  • Author(s): Naoya Nishi, Shunsuke Yasui, Atsunori Hashimoto, Tetsuo Sakka
  • Journal Title: J. Electroanalytical Chem. Volume: 789 Pages: 108-113
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2017.02.001
  • NAID: 120006886563
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Interfacial structure at the quaternary ammonium-based ionic liquids|gold electrode interface probed by surface enhanced infrared absorption spectroscopy: anion dependence of the cationic behavior (2017)
  • Author(s): Naoya Nishi, Kazuya Minami, Kenta Motobayashi, Masatoshi Osawa, Tetsuo Sakka
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 121 Issue: 3 Pages: 1658-1666
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b10826
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Number density distribution of small particles around a large particle: Structural analysis of colloidal solution (2016)
  • Author(s): Ken-ichi Amano, Mitsuhiro Iwaki, Kota Hashimoto, Kazuhiro Fukami, Naoya Nishi, Ohgi Takahashi, Tetsuo Sakka
  • Journal Title: Langmuir Volume: 32 Issue: 42 Pages: 11063-11070
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b02628
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Number density distribution of solvent on a substrate: A transform theory for atomic force microscopy (2016)
  • Author(s): Ken-ichi Amano, Yunfeng Liang, Keisuke Miyazawa, Kazuya Kobayashi, Kota Hashimoto, Kazuhiro Fukami, Naoya Nishi, Tetsuo Sakka, Hiroshi Onishi, and Takeshi Fukuma
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: - Issue: 23 Pages: 15534-15544
  • DOI: 10.1039/c6cp00769d
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular Dynamics Simulation of Atomic Force Microscopy at the Water;Muscovite Interface: Hydration Layer Structure and Force Analysis (2016)
  • Author(s): Kobayashi, K., Liang, Y., Amano, K., Murata, S., Matsuoka, T., Takahashi, S., Nishi, N., and Sakka, T.
  • Journal Title: Langmuir Volume: 32 Issue: 15 Pages: 3608-3616
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b04277
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparison of the overall temporal behavior of the bubbles produced by short- and long-pulse nanosecond laser ablations in water using a laser-beam-transmission probe (2016)
  • Author(s): Ayumu Matsumoto, Ayaka Tamura, Atsushi Kawasaki, Takaya Honda, Peter Gregorcic, Naoya Nishi, Ken-ichi Amano, Kazuhiro Fukami, Tetsuo Sakka
  • Journal Title: Applied Physics A Volume: 112 Issue: 3
  • DOI: 10.1007/s00339-016-9755-x
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] イオン液体｜水界面における酸化還元反応を利用する金の樹枝状ナノファイバーの合成:粘度とナノ構造の相関の検討 (2016)
  • Author(s): 柿並達也，西 直哉，天野健一，作花哲夫
  • Journal Title: 分析化学 Volume: 65 Pages: 157-161
  • NAID: 130005143536
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Electrocapillarity and zero-frequency differential capacitance at the interface between mercury and ionic liquids measured using the pendant drop method (2015)
  • Author(s): Naoya Nishi, Atsunori Hashimoto, Eiji Minami and Tetsuo Sakka
  • Journal Title: Phys.Chem.Chem.Phys. Volume: 17 Issue: 7 Pages: 5219-5226
  • DOI: 10.1039/c4cp05818f
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dendritic nanofibers of gold formed by the electron transfer at the interface between water and highly hydrophobic ionic liquid (2015)
  • Author(s): Naoya Nishi, Tatsuya Kakinami, Tetsuo Sakka
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 51 Issue: 71 Pages: 13638-13641
  • DOI: 10.1039/c5cc05476a
  • NAID: 120005674650
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Potential dependent structure of an ionic liquid at ionic liquid | water interface probed by x-ray reflectivity measurements (2015)
  • Author(s): Naoya Nishi, Tomoya Uruga, Hajime Tanida,
  • Journal Title: J. Electroanal. Chem. Volume: 759 Pages: 129-136
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2015.11.004
  • NAID: 120006886564
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 分子動力学シミュレーションによる四級アンモニウム系イオン液体の表面構造の研究 (2015)
  • Author(s): 片倉 誠士, 西 直哉, 小林 和弥, 天野 健一, 作花 哲夫
  • Journal Title: 分析化学 Volume: 64 Pages: 219-224
  • NAID: 130005060607
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] イオン液体|水界面を横切る電子移動による金・ポリチオフェン複合体の作製: 光学顕微鏡および電子顕微鏡による生成機構の研究 (2017)
  • Author(s): 矢島郁実・西 直哉・天野健一・作花哲夫
  • Organizer: 電気化学会第84回大会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • Year and Date: 2017-03-25
• [Presentation] イオン液体｜水界面における電子移動により作製する金・ポリチオフェンのヤヌス型コンポジット：反応中の界面電位制御が与える影響 (2016)
  • Author(s): 矢島郁実・西 直哉・天野健一・作花哲夫
  • Organizer: 第62回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
  • Place of Presentation: 宮古島市中央公民館（沖縄県・宮古島市）
  • Year and Date: 2016-11-19
• [Presentation] イオン液体｜水界面を反応場とした酸化還元反応による金・ポリチオフェン複合体の作製： 出発オリゴマーの重合度が複合体の構造に及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 矢島郁実・西 直哉・天野健一・作花哲夫
  • Organizer: 第7回イオン液体研究会
  • Place of Presentation: 金沢市文化ホール（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2016-10-24
• [Presentation] Formation of gold nanofiber at electrochemical ionic liquid|water interface (2016)
  • Author(s): Naoya Nishi
  • Organizer: PRiME2016
  • Place of Presentation: Honolulu (USA)
  • Year and Date: 2016-10-02
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] イオン液体｜水界面における酸化還元反応による金・ポリチオフェン複合体の作製：金イオンの界面移動が複合体の構造に与える影響 (2016)
  • Author(s): 矢島郁実・西 直哉・天野健一・作花哲夫
  • Organizer: 第67回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道教育大学旭川校（北海道・旭川市）
  • Year and Date: 2016-09-22
• [Presentation] イオン液体の界面をみる (2016)
  • Author(s): 西 直哉
  • Organizer: 第20回関西支部コロイド・界面実践講座
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2016-01-26
  • Invited
• [Presentation] Ionic liquid|water interface as an electrochemical reaction field for the formation of novel metal nanostructure (2016)
  • Author(s): N. Nishi
  • Organizer: PRiME2016
  • Place of Presentation: Honolulu(USA)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Reductive deposition of gold nanofibers at the liquid-liquid interface between highly hydrophobic ionic liquid and water (2015)
  • Author(s): Tatsuya Kakinami, Naoya Nishi, Ken-ichi Amano, Tetsuo Sakka
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Honolulu (USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イオン液体|水界面を利用した金の樹枝状ナノファイバーの合成:粘度とナノ構造の相関 (2015)
  • Author(s): 柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 第61回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
  • Place of Presentation: イーグレひめじ（兵庫県・姫路市）
  • Year and Date: 2015-11-24
• [Presentation] イオン液体｜水界面における酸化還元反応によるポリチオフェン・金複合体の作製 (2015)
  • Author(s): 矢島郁実、柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 第61回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
  • Place of Presentation: イーグレひめじ（兵庫県・姫路市）
  • Year and Date: 2015-11-24
• [Presentation] イオン液体のソフト界面：分子レベル構造の研究とその機能応用 (2015)
  • Author(s): 西 直哉
  • Organizer: 日本油化学会 第62回界面科学部会秋季セミナー
  • Place of Presentation: IPC生産性国際交流センター（神奈川県・三浦郡）
  • Year and Date: 2015-11-05
  • Invited
• [Presentation] イオン液体｜水界面を利用した金の樹枝状ナノファイバーの合成：2つの液体の粘度比がファイバー構造に与える影響 (2015)
  • Author(s): 柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 第6回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 同志社大学寒梅館（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2015-10-26
• [Presentation] 疎水性イオン液体｜水界面における自発的な酸化還元反応を利用したポリチオフェン・金複合体の作製 (2015)
  • Author(s): 矢島郁実、柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 第6回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 同志社大学寒梅館（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2015-10-26
• [Presentation] イオン液体｜水界面における還元反応により生成する金の樹枝状ナノファイバー：生成機構の検討 (2015)
  • Author(s): 柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県・鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] イオン液体｜水界面を反応場とした導電性ポリマー・金複合体の作製 (2015)
  • Author(s): 矢島郁実、柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県・鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] Gold nanostructure formed at electrochemical ionic liquid|water interface (2015)
  • Author(s): Naoya Nishi, Tatsuya Kakinami, Ken-ichi Amano, Tetsuo Sakka
  • Organizer: 48th Heyrovsky Discussion
  • Place of Presentation: Trest (Czech Republic)
  • Year and Date: 2015-06-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 疎水性イオン液体と水との液液界面を反応場とした金ナノ構造の析出イオン液体構成アニオンの影響 (2015)
  • Author(s): 柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 電気化学会第82回大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2015-03-16
• [Presentation] 液液界面電子移動によるイオン液体｜水界面における 金ナノ構造の作製:イオン液体構成カチオン依存性 (2014)
  • Author(s): 柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 第60回ポーラログラフおよび電気分析化学討論会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2014-11-16
• [Presentation] イオン液体の電気二重層：構造とダイナミクス (2014)
  • Author(s): 西 直哉
  • Organizer: 第60回ポーラログラフおよび電気分析化学討論会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2014-11-16
  • Invited
• [Presentation] イオン液体｜水界面を反応場とした金ナノ構造の還元析出:イオン液体構成カチオンの影響 (2014)
  • Author(s): 柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 第五回イオン液体討論会
  • Place of Presentation: 横浜シンポジア
  • Year and Date: 2014-10-28
• [Presentation] 疎水性イオン液体｜水界面を反応場とした金属ナノ構造の還元析出法の創出 (2014)
  • Author(s): 柿並達也、西 直哉、天野健一、作花哲夫
  • Organizer: 2014年電気化学秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-27
• [Presentation] イオン液体と水との間の電気化学界面を反応場とする金の析出反応 (2014)
  • Author(s): 柿並達也、西 直哉、作花哲夫
  • Organizer: 日本分析化学会第74回分析化学討論会
  • Place of Presentation: 日本大学郡山キャンパス
  • Year and Date: 2014-05-24