異方性超分子微粒子のヘキサゴナルアレイ創製と応用

• Project Area: Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
• Project/Area Number: 23111723
• 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: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 中西 尚志 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (40391221)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2012: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2011: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 自己組織化 / 非平衡界面 / 気-液-液界面 / 構造転写 / 複眼構造 / ナノプラズモン効果 / 表面増強ラマン散乱 / 超撥水 / 非平衡 / 界面 / フラーレン / 電磁波 / 構造解析 / 微粒子

Outline of Annual Research Achievements

気-液-液界面を分子自己組織化の環境場として得られる組織膜形態が、約20マイクロメートルの直径を持つ半球微粒子がヘキサゴナルアレイ化した薄膜構造となることを見出した。薄膜直径は10ミリメートルを超える巨視的サイズまで成長できる最適化条件の探索にも成功し、次いで金属への無電界メッキ、蒸着条件などを精査することで、得られる構造の金属転写にも成功した。本実験系では主にπ共役系ヘッドグループにアルキル長鎖を持つ、有機溶媒中において両親媒性を示す分子を用いた。このような分子では、自己組織化環境、条件の違いによって様々な形状の組織構造体を形成することが分かっている。さらに、上述の分子群の他にも、有機半導体材料として一般的に研究対象となっているフラーレン誘導体であるPCBMを用いても、同様に自己組織化微粒子がヘキサゴナルアレイ化した薄膜構造を形成することも見出した。
本研究実施では、組織膜形成の形成メカニズムに関して、様々なコントロール実験の結果を基に考察し、界面での核生成、核への分子拡散による半球微粒子化などを提唱し、自己組織化技法としての全く前例の無い手法を提案するに至った。
また、ナノフレーク表面を持つ微粒子表面に、カーボンナノチューブや金ナノ粒子を担持させ、レーザー光による微粒子表面のリモート加工技術を開発した。この技術では、超撥水性の薄膜表面をリモート制御にて撥水性のフラットなモルフォロジーの膜表面へ改質できる。

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] Nanoplasmonic Modification of the Local Morphology, Shape, and Wetting Properties of Nanoflake Microparticles (2013)
  • Author(s): Hidehiko Asanuma et al
  • Journal Title: Langmuir Volume: Vol. 29 Issue: 24 Pages: 7464-7471
  • DOI: 10.1021/la304550n
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alkylated-C_<60> based soft materials : regulation of self-assembly and optoelectronic properties by chain branching (2013)
  • Author(s): Takashi Nakanishi, et al
  • Journal Title: J. Mater. Chem. C Volume: 1巻 Issue: 10 Pages: 1943-1951
  • DOI: 10.1039/c3tc00066d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 自己組織化および非組織化戦略に基づくポリモルフィック材料創製 (2013)
  • Author(s): 中西尚志
  • Journal Title: 超分子研究会 アニュアルレビュー Volume: No. 33 Pages: 8-9
• [Journal Article] 自己組織化超モルフォロジー材料：超撥水膜および光エネルギー応用 (2013)
  • Author(s): 中西尚志
  • Journal Title: 月刊 機能材料 Volume: Vol. 33 Pages: 20-25
• [Journal Article] π共役分子とアルキル長鎖からなるエキゾチック自己組織化材料 (2012)
  • Author(s): 中西尚志
  • Journal Title: 月刊 化学工業 Volume: Vol. 63 Pages: 443-448
• [Journal Article] Versatile self-assembled hybrid systems with exotic structures and unique functions (2011)
  • Author(s): T.Nakanishi, M.Naito, Y.Takeoka, K.Matsuura
  • Journal Title: Curr.Opin.Coll.Int.Sci. Volume: 16 Issue: 6 Pages: 482-490
  • DOI: 10.1016/j.cocis.2011.08.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multifunctional, Polymorphic, Ionic Fullerene Supramolecular Materials : Self-Assembly and Thermotropic Properties (2011)
  • Author(s): T.Nakanishi, et al
  • Journal Title: Langmuir Volume: 27 Pages: 7493-7501
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assembly of carbon nanotubes and alkylated fullerenes : nanocarbon hybrid towards photovoltaic applications (2011)
  • Author(s): T.Nakanishi, et al
  • Journal Title: Chem.Sci. Volume: 2 Pages: 2243-2250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エキゾチック自己組織化構造材料 (2011)
  • Author(s): 中西尚志
  • Journal Title: 未来材料 Volume: 11 Pages: 2-5
• [Journal Article] カーボンナノ材料を基軸とした超モルフォロジー材料の設計 (2011)
  • Author(s): 中西尚志
  • Journal Title: Colloid & Interface Communication Volume: 36 Pages: 6-8
  • NAID: 40020187451
• [Presentation] 精密分子設計によるソフト系分子材料の創製 (2013)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学くさつキャンパス（滋賀県）
  • Year and Date: 2013-03-22
  • Invited
• [Presentation] 創発的マイクロ微粒子の創製および光エネルギー変換機能 (2013)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 分子ナノシステムの創発化学 領域終了シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京都）
  • Year and Date: 2013-02-01
• [Presentation] 巨視的サイズにおよぶ分子自己組織化：複眼アレイ構造の創製 (2012)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学（名古屋）
  • Year and Date: 2012-09-20
  • Invited
• [Presentation] π系+アルキル鎖=自己組織化構造材料 or 非組織化液体材料 (2012)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 第141回東海高分子研究会講演会（夏期合宿）
  • Place of Presentation: 榊原温泉白雲荘（三重県）
  • Year and Date: 2012-08-31
  • Invited
• [Presentation] 異方性超分子微粒子アレイの創製と応用 (2012)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 分子ナノシステムの創発化学 第4回全体会議
  • Place of Presentation: ホテル志賀サンバレー（長野県）
  • Year and Date: 2012-08-17
• [Presentation] ナノカーボン自己組織化材料から非組織化常温液体材料まで (2012)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 第6回 自己組織化討論会
  • Place of Presentation: つくばセミナーハウス（つくばみらい市）
  • Year and Date: 2012-07-28
  • Invited
• [Presentation] 異方性超分子微粒子ヘキサゴナルアレイの形成メカニズムの検討 (2012)
  • Author(s): 中西尚志, 他
  • Organizer: 分子ナノシステムの創発化学第3回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪科学技術センター,大阪
  • Year and Date: 2012-02-03
• [Presentation] 自己組織化材料から非組織化常温液体材料へのシフトチェンジ (2012)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 高分子学会関東高分子若手研究会2012春の講演会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Invited
• [Presentation] Nanocarbon Hybrids and Nonvolatile Emitting Liquids for Optoelectronic Applications (2012)
  • Author(s): Takashi Nakanishi
  • Organizer: KRICT Seminar with Experts
  • Place of Presentation: Korea Research Institute of Chemical Technology（Korea）
  • Invited
• [Presentation] フラーレン素材ソフトマテリアル及び次世代発光材料の創製 (2012)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 印刷インキアドバンス講座
  • Place of Presentation: 東京塗料会館（東京都）
  • Invited
• [Presentation] 自己組織化および非組織化戦略によるソフトマテリアル創製 (2012)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 第5回 ChemBioハイブリッドレクチャー（東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻）
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Invited
• [Presentation] Supramolecular Materials Developed via Sophisticated Molecular Self-Assembly (2011)
  • Author(s): T.Nakanishi
  • Organizer: Nano-S&T
  • Place of Presentation: World EXPO Center, Dalian(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-24
• [Presentation] 自己組織化超モルフォロジーマテリアル (2011)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 高分子学会九州支部有機材料研究会
  • Place of Presentation: 九州大学,福岡(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 自己組織化の技法を用いた超モルフォロジー材料の創製 (2011)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 産業技術総合研究所講演会
  • Place of Presentation: 産総研,つくば(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-12
• [Presentation] 気/液/液界面を利用した自己組織化:巨視的サイズにおよぶ異方性微粒子アレイ形成 (2011)
  • Author(s): 中西尚志, 他
  • Organizer: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 京都大学,京都
  • Year and Date: 2011-09-09
• [Presentation] SUPRAMOLECULAR MATERIALS DEVELOPED VIA SOPHISTICATED MOLECULAR SELF-ASSEMBLY (2011)
  • Author(s): T.Nakanishi
  • Organizer: 14th Asian Chemical Congress 2011
  • Place of Presentation: Bangkok, Thailand(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-06
• [Presentation] 異方性超分子微粒子のヘキサゴナルアレイ創製と応用 (2011)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 分子ナノシステムの創発化学第3回全体会議
  • Place of Presentation: 亀の井ホテル別府,大分
  • Year and Date: 2011-08-19
• [Presentation] 自己組織化(極み)超モルフォロジー材料の創製 (2011)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 熊本大学拠点形成研究B・第2回講演会
  • Place of Presentation: 熊本大学,熊本(招待講演)
  • Year and Date: 2011-07-26
• [Presentation] 自己組織化超モルフォロジー材料の開発 (2011)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 第15回液晶化学研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学,東京(招待講演)
  • Year and Date: 2011-06-04
• [Presentation] 気/液/液界面における分子自己組織化-巨視的サイズにおよぶ半球微粒子アレイの形成- (2011)
  • Author(s): 中西尚志, 他
  • Organizer: 第60回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場,大阪
  • Year and Date: 2011-05-27
• [Presentation] フラーレン自己組織化超モルフォロジー機能材料の創製 (2011)
  • Author(s): 中西尚志
  • Organizer: 次世代研究者・異分野研究連携育成支援事業講演会
  • Place of Presentation: 岡山大学,岡山(招待講演)
  • Year and Date: 2011-04-20
• [Book] Self-Assembly Properties of Fullerenes, in Handbook on Fullerene: Synthesis, Properties and Applications (2012)
  • Author(s): Martin J. Hollamby and Takashi Nakanishi
  • Total Pages: 548
  • Publisher: Nova Scientific Publishers, Inc.
• [Book] Fullerene-Based Self-Assembled Morphological Materials, in Handbook of Carbon Nano Materials (2012)
  • Author(s): Yanfei Shen et al
  • Total Pages: 431
  • Publisher: World Scientific
• [Book] Supramolecular Soft Matter : Applications in Materials and Organic Electronics (2011)
  • Author(s): T.Nakanishi
  • Total Pages: 487
  • Publisher: Wiley
• [Remarks]
  • URL: http://www.nims.go.jp/macromol/nakanishi/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 半球粒子からなる膜およびその製造方法 (2011)
  • Inventor(s): 中西尚志
  • Industrial Property Rights Holder: 物質・材料研究機構
  • Filing Date: 2011-12-28
  • Overseas