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元素ブロックの配列制御に基づく光応答性有機シリカの創製

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of Element-Block Polymer Materials
Project/Area Number 15H00765
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

下嶋 敦  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (90424803)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords有機シリカ / 光応答性材料 / 自己組織化 / 有機シロキサン / ナノ空間材料
Outline of Annual Research Achievements

Si-H基を有するかご型シロキサン(H8Si8O12)とアリル基修飾型のアゾベンゼンのヒドロシリル化反応により、1頂点にアゾベンゼンが結合したかご型シルセスキオキサンを合成し、さらに残り七頂点のSi-H基を Et2NOH触媒を用いてエトキシ化した。この分子(以下Azo-D4R)の加水分解・重縮合反応により得られる生成物の構造や光応答性について検討した。Azo-D4RをTHF溶媒中、酸性条件下で一定時間攪拌して得られた溶液をガラス基板上にスピンコートすることによって、黄色透明薄膜を得た。XRDパターンより、3.5 nmの周期構造に対応する鋭い回折ピークが観測され、また2D XRDパターンおよび薄膜断面のHAADF-STEM観察によって、アゾベンゼンを内側に向けたシリンダー状集合体からなる、歪んだ二次元ヘキサゴナル構造の形成が確認された。得られた薄膜にUV照射を行うと、UV-Visスペクトルにおいて、345 nm付近のピークの減少と440 nm 付近のピークの増加が見られ、trans体からcis体への異性化が確認された。また、可視光照射により迅速に元のスペクトルに戻り、可逆的な異性化が可能であることが示された。従来のアゾベンゼン修飾アルコキシシランより得られるラメラ構造体と比較して、異性化の程度が大幅に向上した。また、メソポーラスシリカにアゾベンゼン修飾シランをグラフトした報告があるが、それらと比較しても明らかに高い異性化率を示した。これは、かご型シロキサンを用いたことによるアゾベンゼンが異性化するための空間が確保できたであるためと考えられた。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] かご状元素ブロックを用いたシロキサン系多孔体の構築2017

    • Author(s)
      佐藤尚人, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • Journal Title

      J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy

      Volume: 64 Pages: 126-129

    • NAID

      130005509461

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A photoresponsive azobenzene-bridged cubic silsesquioxane network2016

    • Author(s)
      Sufang Guo, Tatsuya Okubo, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • Journal Title

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      Volume: 79 Issue: 2 Pages: 262-269

    • DOI

      10.1007/s10971-016-4074-4

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 有機シランを用いた光応答性元素ブロック高分子の作製2016

    • Author(s)
      郭素芳, 松川公洋, 大久保達也, 黒田一幸, 下嶋敦
    • Journal Title

      セラミックス

      Volume: 51 Pages: 773-776

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Photoinduced Bending of Self-Assembled Azobenzene-Siloxane Hybrid2015

    • Author(s)
      Sufang Guo, Kimihiro Matsukawa, Takashi Miyata, Tatsuya Okubo, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 137 Issue: 49 Pages: 15434-15440

    • DOI

      10.1021/jacs.5b06172

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synthesis of Colloidal Janus Nanoparticles by Asymmetric Capping of Mesoporous Silica with Phenylsilsesquioxane2015

    • Author(s)
      Hiroto Ujiie, Atsushi Shimojima, Kazuyuki Kuroda
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 51 Issue: 15 Pages: 3211-3214

    • DOI

      10.1039/c4cc10064f

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Preparation of Hydrogen-Bonded Molecular Crystals of Double Three-Ring Siloxanes via Modification with Silanol Groups2017

    • Author(s)
      栃木和真, 佐藤尚人, 黒田義之, 下嶋敦, 和田 宏明, 黒田 一幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] A novel photoresponsive nanohybrid material by self-assembly of azobenzene-modified cage siloxanes2016

    • Author(s)
      Jun Sasaki, Shiho Tsujiuchi, Sufang Guo, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • Organizer
      第26回日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-12-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] アゾベンゼン修飾カゴ型シロキサンの自己集合による光応答性材料の合成2016

    • Author(s)
      佐々木淳, 辻内志歩, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • Organizer
      第35回無機高分子研究討論会
    • Place of Presentation
      新宿
    • Year and Date
      2016-11-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] アゾベンゼン修飾シランの自己組織化による光応答性材料の設計2016

    • Author(s)
      下嶋 敦
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成28年度春季大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2016-05-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Si-OH基を有するかご型有機シロキサンの合成と水素結合性分子結晶の作製2016

    • Author(s)
      佐藤尚人, 栃木和真, 黒田義之, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成28年度春季大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2016-05-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] シリカ系無機有機ハイブリッドナノ構造体の構造制御と応用2016

    • Author(s)
      下嶋 敦
    • Organizer
      ナノ粒子・構造応用研究会第12回公開講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Crystalline Silica-based Material Assembled from Cage Siloxanes Modified with Silanol Groups2015

    • Author(s)
      Naoto Sato, Yoshiyuki Kuroda, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Society (PACIFICHEM) 2015
    • Place of Presentation
      U.S.A
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 規則構造を有するアゾベンゼン修飾シロキサンの光誘起屈曲挙動2015

    • Author(s)
      郭 素芳, 松川 公洋, 大久保 達也, 黒田 一幸, 下嶋 敦
    • Organizer
      第25回日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2015-12-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Si–H基とSi–OR基を有するかご型シロキサンの段階的な反応によるナノ構造体の合成2015

    • Author(s)
      齋藤祥平,和田宏明,黒田一幸,下嶋敦
    • Organizer
      日本ゾル-ゲル学会第13回討論会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2015-11-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 二種類の官能基を有するかご型シロキサンにおける位置選択的なシロキサン結合の形成2015

    • Author(s)
      齋藤祥平, 山末奈央, 和田宏明, 黒田一幸, 下嶋 敦
    • Organizer
      第5回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      船堀
    • Year and Date
      2015-10-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Ordered Assembly of Cage-type Oligosiloxanes Functionalized with Silanol Groups via Hydrogen Bond2015

    • Author(s)
      佐藤尚人, 安部拓矢, 黒田義之, 和田宏明, 黒田一幸, 下嶋 敦
    • Organizer
      第5回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      船堀
    • Year and Date
      2015-10-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Building-block Assembly Toward Functional Siloxane-Based Nanomaterials2015

    • Author(s)
      Atsushi Shimojima
    • Organizer
      The 5th International Conference on Sciences and Social Sciences 2015 (ICSSS 2015)
    • Place of Presentation
      Thailand
    • Year and Date
      2015-09-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Controlled Assembly of Molecular Building Blocks Toward Functional Siloxane-based Nanomaterials2015

    • Author(s)
      Atsushi Shimojima
    • Organizer
      The XVIII edition of the International Sol-Gel Conference (Sol-Gel 2015)
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      2015-09-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Regular Assembly of Cage Siloxanes via Hydrogen Bonding of Silanol Groups2015

    • Author(s)
      Naoto Sato, Takuya Abe, Yoshiyuki Kuroda, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • Organizer
      The XVIII edition of the International Sol-Gel Conference (Sol-Gel 2015)
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      2015-09-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Janus-type Mesoporous Silica Nanoparticles with an Asymmetric Organosiloxane Shell2015

    • Author(s)
      Hiroto Ujiie, Atsushi Shimojima, Kazuyuki Kuroda
    • Organizer
      International Symposium on Zeolite and Microporous Crystals 2015 (ZMPC2015)
    • Place of Presentation
      Sapporo
    • Year and Date
      2015-06-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of Mesoporous Silica Nanoparticles with Controlled Architectures2015

    • Author(s)
      Atsushi Shimojima
    • Organizer
      2nd International Conference on Nanomaterials & Applications (NANOAPP 2015)
    • Place of Presentation
      Slovenia
    • Year and Date
      2015-06-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 元素ブロック高分子–有機-無機ハイブリッド材料の新概念(第6章 4. 自己組織化による光応答性オルガノシロキサンの合成)2015

    • Author(s)
      郭 素芳, 下嶋 敦
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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