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半導体ナノシート液晶を基盤とする動的融合系の構築と光エネルギー変換

Publicly Offered Research

Project AreaFusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
Project/Area Number 23107511
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 InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

中戸 晃之  九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10237315)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords無機ナノシート / コロイド液晶 / 階層構造 / 光触媒 / ソフトマテリアル / 層状半導体 / 粘土 / コロイド / 液晶 / 光エネルギー変換
Outline of Annual Research Achievements

無機層状結晶を剥離させて得られるナノシートが形成する液晶(ナノシート液晶)は、ソフトマターの属性をもつ無機物質系である。本研究では、半導体光触媒活性をもつ層状ニオブ酸のナノシート液晶をベースとして、光エネルギー変換機能をもつ融合マテリアルを構築する。通常は剛直部位となる無機ユニットにソフトマターを用いることで、系全体に柔軟性をもたせ、柔軟性による動的特性にもとづいて光機能を発現する材料系の開発をめざしている。平成25年度は、前年度に達成したナノシート液晶の高次配向を深度化するとともに、ナノシート液晶の高次配向による光触媒反応の制御を検討した。
ニオブ酸ナノシート液晶の配向を外場によって変化させ、ミリメートルレベルのマクロに制御された構造をもつマクロ組織体の作成に成功した。組織体は、ナノシート液晶のインキュベーションと、液晶への電場と重力の多重印加とによって形成させた。まず、液晶のインキュベーションによって、一辺2マイクロメートル程度のナノシートが集積し、サブミリメートルサイズのドメイン(タクトイド)が得られた。さらにこのタクトイドが2次構造単位となって、外場によって配向し、ミリメートルサイズの組織構造を形成した。その際、電場と重力を平行に印加すると網目状の組織が、電場と重力を互いに垂直に印加すると縞状の組織が、それぞれ得られた。
次に、ナノシートが一方向に配列した縞状の組織体を用いて色素の光触媒分解を行ったところ、組織体の構造にもとづいて反応が制御されることが分かった。ナノシートにシアニン色素を吸着させて偏光紫外光を照射すると、色素の分解速度は、入射偏光の向きと光触媒であるナノシートの向きとが一致したときに大きくなった。
以上より、「ナノシート液晶の動的な構造を利用した光機能制御」という本研究の基本概念を実証する結果が得られた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Effects of Clay-Water Interface on the Photoindued Electron Transfer from Ruthenium-bipyridyl Complex to Methylviologen2013

    • Author(s)
      T. Nakato, S. Watanabe, T. Fujita, E. Mouri
    • Journal Title

      Clay Science

      Volume: 0 Pages: 0-0

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pickering Emulsions Prepared by Layered Niobate K4Nb6O17 Intercalated with Organic Cations and Photocatalytic Dye Decomposition in the Emulsions T. Nakato2012

    • Author(s)
      T. Nakato, H. Ueda, S. Hashimoto, R. Terao, M. Kameyama, E. Mouri
    • Journal Title

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      Volume: 4 Issue: 8 Pages: 4338-4347

    • DOI

      10.1021/am300987x

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Liquid Crystalline Inorganic Nanosheet Colloids Derived From Layered Materials2012

    • Author(s)
      N. Miyamoto, T. Nakato
    • Journal Title

      Israel Journal of Chemistry

      Volume: 52 Issue: 10 Pages: 881-894

    • DOI

      10.1002/ijch.201200033

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 半導体ナノシート液晶2012

    • Author(s)
      中戸晃之, 毛利恵美子
    • Journal Title

      未来材料

      Volume: 12(7) Pages: 10-15

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      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoinduced Electron Transfer between Ruthenium-bipyridyl Complex and Methylviologen in Suspensions of Smectite Clays2012

    • Author(s)
      T.Nakato, S.Watanabe, Y.Kamijo, Y.Nono
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 116 Issue: 15 Pages: 8562-8570

    • DOI

      10.1021/jp2118899

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  • [Journal Article] Preparation of Au-loaded Niobate Nanosheets and Their Plasmon-driven Photochemical Reaction2011

    • Author(s)
      T.Nakato, T.Kasai
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 65 Issue: 23-24 Pages: 3402-3404

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2011.07.064

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      Y. Nono, T. Nakato
    • Organizer
      ZMPC 2012 (International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals)
    • Place of Presentation
      Hiroshima, Japan
    • Year and Date
      2012-07-29
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      中戸晃之
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
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      慶應義塾大学(神奈川県)(特別企画講演)
    • Year and Date
      2012-03-28
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      南野佳宏, 中田宗隆, 中戸晃之
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-03-27
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      第50回セラミックス基礎科学討論会
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      国際ファッションセンター(東京都)
    • Year and Date
      2012-01-13
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  • [Presentation] Liquid Crystals of Inorganic Nanosheets: Generation, Structure, and Properties2012

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      T. Nakato, Y. Nono, D. Yamaguchi
    • Organizer
      NanoThailand 2012
    • Place of Presentation
      Kohn Kaen, Thailand
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      中戸晃之
    • Organizer
      日本化学会低次元系光機能材料研究会第1回サマーセミナー
    • Place of Presentation
      福岡工業大学、福岡市
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    • Invited
  • [Presentation] 無機ナノシート液晶による動的低次元系の構築と機能2012

    • Author(s)
      中戸晃之
    • Organizer
      日本化学会低次元系光機能材料研究会第1回研究講演会
    • Place of Presentation
      物質・材料研究機構、つくば市
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Liquid Crystals of Inorganic Nanosheets Prepared from Layered Oxides: Electric Alignment and Phase Separation2012

    • Author(s)
      T. Nakato, Y. Nono, A. Takahashi
    • Organizer
      IACIS 2012 (International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference)
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(仙台市)
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Electric Alignment of Colloidal Liquid Crystals of Semiconducting Oxide Nanosheets and Their Application to Photocatalytic Systems2012

    • Author(s)
      T. Nakato, Y. Nono, M. Nakata, E. Mouri
    • Organizer
      24th International Liquid Crystal Conference (ILCC 2012)
    • Place of Presentation
      Mainz, Germany
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Revisited Photoinduced Electron Transfer between Ruthenium Complex and Methylviologen in Suspensions of Smectite Clays2012

    • Author(s)
      T. Nakato, S. Watanabe, E. Mouri
    • Organizer
      2nd Asian Clay Conference
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
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  • [Presentation] 半導体ナノシート液晶のスマート光化学系への展開2011

    • Author(s)
      中戸晃之
    • Organizer
      島根大学S-グリーン・ライフナノ材料プロジェクト研究講演会
    • Place of Presentation
      島根大学(島根県)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-17
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  • [Presentation] 無機ナノシート液晶の創製と展開2011

    • Author(s)
      中戸晃之
    • Organizer
      液晶学会2011年度化学・材料フォーラム講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2011-11-22
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  • [Presentation] 無機層状化合物溶液の液晶物性2011

    • Author(s)
      中戸晃之
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      第42回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      信州大学工学部(長野県)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-15
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  • [Presentation] Inorganic Nanosheet Liquid Crystals Applicable as Novel Platforms for Biosensing2011

    • Author(s)
      Y.Nono, T.Nakato
    • Organizer
      4th Japan-Korea Joint Symposium on Bio-microsensing Technology
    • Place of Presentation
      九州工業大学(福岡県)
    • Year and Date
      2011-10-28
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  • [Presentation] Electric Alignment of Nanosheet Liquid Crystals Prepared by Exfoliation of a Layered Niobate2011

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      T.Nakato, Y.Nono
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      1st International Symposium on Fusion Materials
    • Place of Presentation
      鳥羽国際ホテル(三重県)
    • Year and Date
      2011-10-16
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  • [Presentation] 粘土懸濁液中の光誘起電子移動-粒子の集合状態による制御2011

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      中戸晃之, 渡辺頌子
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      第55回粘土科学討論会
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      鹿児島大学(鹿児島県)
    • Year and Date
      2011-09-15
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  • [Presentation] 粘土-半導体相分離ナノシート分散体の構造形成2011

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      高橋篤史, 宮元展義, 山内悠輔, 中戸晃之
    • Organizer
      第55回粘土科学討論会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • Year and Date
      2011-09-14
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  • [Presentation] ニオブ酸ナノシート液晶の電場配向と光反応,第55回粘土科学討論会2011

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      南野佳宏, 中戸晃之
    • Organizer
      第55回粘土科学討論会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • Year and Date
      2011-09-14
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  • [Presentation] Photoinduced Electron Transfer between EDTA, Ruthenium-Bipyridyl Complex, and Viologen Molecules in Clay Suspensions2011

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      T.Nakato, S.Watanabe, Y.Nono
    • Organizer
      Euroclay 2011 Conference
    • Place of Presentation
      Antalya, Turkey
    • Year and Date
      2011-06-30
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  • [Presentation] Electric Alignment of Liquid Crystalline Colloidally Dispersed Nanosheets Prepared by Exfoliation of Layered Oxides2011

    • Author(s)
      Y.Nono, T.Nakato
    • Organizer
      Euroclay 2011 Conference
    • Place of Presentation
      Antalya, Turkey
    • Year and Date
      2011-06-27
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  • [Book] 革新機能材料の開発と応用展開(高木克彦、笹井亮監修)2012

    • Author(s)
      中戸晃之
    • Publisher
      シーエムシー出版(印刷中)
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      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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