イオン液体－ナノ粒子融合マテリアルの構築

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 23107520
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 中嶋 琢也 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 准教授 (70379543)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2012: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2011: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: イオン液体 / ナノ粒子 / 自己組織化 / 表面・界面 / 複合材料 / 光物性

Outline of Annual Research Achievements

イオン液体中に分散可能なナノ結晶を探索し、表面を2-ジメチルアミノエタンチオール(DMAET)塩酸塩で被覆した種々の金属、半導体ナノ結晶を合成し、疎水性のイオン液体bmimTFSAとの複合化を行った。現在までに、CdTe, CdSe, PbS, PbSの半導体ナノ結晶ならびに AuおよびAgの貴金属ナノ粒子において均一分散が確認され、イオン液体-ナノ粒子複合体形成の方法論の一般性が実証された。特に、水溶液中で非常に不安定な銀ナノ粒子について、イオン液体中で安定性が向上することが見出された。通常、水中においては表面に形成される電気二重層間の反発によりナノ粒子が安定分散される。一方、イオン液体中においては、ナノ粒子表面におけるイオン液体構成イオンの組織化による立体反発的な分散が考慮される。ナノ粒子の導入濃度を上昇すれば、ナノ粒子表面に組織化されたイオン液体間の相互作用が発達し、ナノ粒子－イオン液体双方が高秩序に会合した自己組織化状態が形成されるものと期待される。そこで、イオン液体中への高濃度分散を目指し、イオン液体と類似構造を有する配位子(2-ジメチルアミノエタンチオール-TFSA塩)により被覆されたAuならびにCdSeナノ粒子を合成し、イオン液体との高濃度複合化を行った。　高濃度状態において、ナノ粒子(表面)がドメインをもってイオン液体中で相分離し、ナノ粒子の配列状態が形成されていることを示唆している結果が得られた。希釈により配列構造が緩和し、最終的にはナノ粒子が分散した均一系を与えるスキームが考察された。すなわち、イオン液体の添加によりアシストされた金ナノ粒子の秩序配列化が示唆された。

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。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of PbS/EuS Core/shell Nanocrystals (2012)
  • Author(s): T. Nakashima, H. Nakao, A. Tanaka, Y. Hasegawa, T. Kawai
  • Journal Title: Chem. Lett Volume: 41 Issue: 4 Pages: 412-414
  • DOI: 10.1246/cl.2012.412
  • NAID: 130004426555
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-order nonlinear optical response of a polymer nanocomposite film incorporating semiconducotor CdSe quantum dots (2012)
  • Author(s): X. Liu, Y. Adachi, Y. Tomita, J. Oshima, T. Nakashima, and T. Kawa
  • Journal Title: Optics Express, Volume: 20 Issue: 12 Pages: 13457-13469
  • DOI: 10.1364/oe.20.013457
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Controlled self-assembly of amphiphiles in ionic liquids and the formation of ionogels by molecular tuning of cohesive energies (2012)
  • Author(s): T. Nakashima, N. Kimizuka
  • Journal Title: Polymer Journal Volume: 44 Issue: 6 Pages: 665-671
  • DOI: 10.1038/pj.2012.73
  • NAID: 10030599687
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient Oxidative Cycloreversion Reaction of Photochromic Dithiazolylthiazole (2012)
  • Author(s): T. Nakashima, Y. Kajiki, S. Fukumoto, M. Taguchi, S. Nagao, S. Hirota, T. Kawai
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 134 Issue: 48 Pages: 19877-19883
  • DOI: 10.1021/ja309275q
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid preparation of highly luminescent CdTe nanocrystals in an ionic liquid via a microwave-assisted process (2011)
  • Author(s): Y.Hayakawa, Y.Nonoguchi, H.P.Wu, E.W.-G.Diau, T.Nakashima, T.Kawai
  • Journal Title: J.Mater.Chem. Volume: 21 Pages: 8849-8853
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oligomerization of Cadmium Chalcogenide Nanocrystals into CdTe-Containing Superlattice Chains (2011)
  • Author(s): Y. Nonoguchi, T. Nakashima, A. Tanaka, K. Miyabayashi, M. Miyake, T. Kawai
  • Journal Title: Chem.Commun Volume: 47 Issue: 40 Pages: 11270-11272
  • DOI: 10.1039/c1cc14103a
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 表面にキラル配位子を有する半導体ナノ結晶の合成とキラル光学特性 (2013)
  • Author(s): 辻知希，中嶋琢也，河合壯
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学
  • Year and Date: 2013-03-24
• [Presentation] イオン液体-ナノ粒子複合体の作製と評価 (2013)
  • Author(s): 森緑，中嶋琢也，河合壯
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学
  • Year and Date: 2013-03-23
• [Presentation] Acid-induced Twisted Intramolecular Charge Transfer Emission of T-shaped π-Conjugated Molecules Having a Benzimidazole Junction (2012)
  • Author(s): Toshifumi Inouchi, Takuya Nakashima and Tsuyoshi Kawai
  • Organizer: 7th Asian Photochemistry Conference 2012 (APC2012)
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2012-11-13
• [Presentation] イオン性表面を有する金ナノ粒子の自己組織化特性 (2012)
  • Author(s): 中嶋琢也，森緑，早川雄，河合壯
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] Synthesis and characterization of PbS/EuS core/shell nanocrystals (2012)
  • Author(s): T. Nakashima
  • Organizer: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2012-05-14
• [Presentation] 金ナノ粒子イオン液体コンポジットの作製と評価 (2012)
  • Author(s): 早川雄、中嶋琢也、河合壯
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] Ionic Liquid-Based Luminescent Composites Prepared by Microwave Irradiation (2011)
  • Author(s): Y.Hayakawa, T.Nakashima, T.Kawai
  • Organizer: The 1st International Synposium on FUSION MATERIALS
  • Place of Presentation: 三重・鳥羽
  • Year and Date: 2011-10-16
• [Presentation] Development of Fusion Materials Based on Luminescent Semiconductor Nanocrystals and Ionic Liquids (2011)
  • Author(s): Y.Nonoguchi, T.Nakashima, T.Kawai
  • Organizer: The 1st International Synposium on FUSION MATERIALS
  • Place of Presentation: 三重・鳥羽
  • Year and Date: 2011-10-16
• [Presentation] イオン液体とナノ粒子の複合による機能材料の開発 (2011)
  • Author(s): 中嶋琢也、早川雄、河合壯
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2011-09-29
• [Presentation] Synthesis of CdTe Nanocrystals in Ionic Liquid by Microwave Irradiation (2011)
  • Author(s): Y.Hayakawa, T.Nakashima, T.Kawai
  • Organizer: The 14th Asian Chemical Congress
  • Place of Presentation: タイ・バンコク
  • Year and Date: 2011-09-07
• [Patent(Industrial Property Rights)] 半導体超微粒子作製法 (2011)
  • Inventor(s): 中嶋琢也、河合壯、早川雄、野々口斐之
  • Industrial Property Rights Holder: 奈良先端科学技術大学院大学・大塚化学株式会社
  • Industrial Property Number: 2011-155245
  • Filing Date: 2011-07-13