液／液界面の精密制御によるナノ形態制御融合マテリアルの創製

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 25107732
• 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: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 酒井 秀樹 東京理科大学, 理工学部, 教授 (80277285)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: チタニア / ナノシート / ゾル／ゲル反応 / ナノワイヤー / 中空粒子 / シリカ / 界面活性剤 / 液／液界面 / イオン液体 / ゾルゲル反応 / 光触媒 / 融合材料

Outline of Annual Research Achievements

金属酸化物をゾル・ゲル反応で調製する場合、前駆体として用いられる金属アルコキシドは通常油溶性であり、前駆体と水溶液は反応時に液／液界面を形成していることになる。そこで、液／液界面の構造や性質を、両親媒性分子の添加や、適切な攪拌力の付与により制御することができれば、特徴的なナノ形態を有する融合マテリアルが得られると考えられる。そこで、本年度は、界面活性剤が形成する分子集合体を構造指向剤として利用し、金属アルコキシドの油相から水相への物質移動を制御することにより、シート・ワイヤー・中空などのナノ形態を有する新規融合マテリアルの調製を試みた。
１）イオン液体／油相界面でのゾル・ゲル反応によるシート状・ワイヤー状チタニアの調製
昨年度までに、イオン液体に溶解させた水と油溶性チタニア前駆体との反応により、界面活性剤無添加ではシート状、非イオン界面活性剤添加下ではワイヤー状のチタニア粒子の調製に成功している。本年度は、シート状・ワイヤー状チタニアの形成機構について検討を行った。その結果、チタンアルコキシドの加水分解反応により生成するオリゴマーとイオン液体の相互作用により形成されるラメラ状の会合体が、シート状チタニアの生成を誘起することが分かった。さらに界面活性剤存在下では、チタニア表面に吸着した界面活性剤疎水基の疎媒性相互作用によりシートがスクロールされ、ワイヤー状チタニアが形成することが示された。
２）ベシクルを構造指向剤としたシリカナノ中空粒子の調製とその応用
４級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤が形成するベシクルを構造指向剤として用い、シリカ前駆体であるTEOSの加水分解・重縮合反応を、pHを塩基性(11.5)から中性(7～8)に段階的に変化させて進行させることにより、水中およびエタノール中での分散安定性に優れる50nm程度のサイズのシリカナノ中空粒子の調製に成功した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Removal of Surfactant Template from Mesoporous Titania (2015)
  • Author(s): T. Endo, S. Okada, K. Torigoe, N. Koshikawa, R. G. Shrestha, K. Sakai, S. Koura, M. Abe, H. Sakai
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects Volume: 464 Pages: 52-56
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2014.10.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of Gold/Titania Core–Shell Nanocomposites with a Tunable Shell Thickness (2014)
  • Author(s): T. Kanda, K. Komata, K. Torigoe, T. Endo, K. Sakai, M. Abe, H. Sakai
  • Journal Title: Journal of Oleo Science Volume: 63 Issue: 5 Pages: 507-513
  • DOI: 10.5650/jos.ess13203
  • NAID: 130003391385
  • ISSN: 1345-8957, 1347-3352
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phosphatidylcholine-Based Nonaqueous Photorheological Fluids: Effect of Geometry and Solvent (2014)
  • Author(s): R. G. Shrestha, N. Agari, K. Tsuchiya, K. Sakamoto, K. Sakai, M. Abe, H. Sakai
  • Journal Title: Colloid and Polymer Science Volume: 292 Issue: 7 Pages: 1599-1609
  • DOI: 10.1007/s00396-014-3202-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-Aggregation and Liquid Crystalline Behavior of New Ester-Functionalized Quinuclidinolium Surfactants (2014)
  • Author(s): A. Bhadani, T. Endo, S. Koura, K. Sakai, M. Abe, H. Sakai
  • Journal Title: Langmuir Volume: 30 Issue: 30 Pages: 9036-9044
  • DOI: 10.1021/la502098h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-Aggregation Properties of New Ester Based Gemini Surfactants and Their Rheological Behavior in the Presence of Cosurfactant; Monolaurin (2014)
  • Author(s): A. Bhadani, R. G. Shrestha, S. Koura, T. Endo, K. Sakai, M. Abe, H. Sakai
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects Volume: 461 Pages: 258-266
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2014.08.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrically Conductive and Mechanically Elastic Titanium Nitride Ceramic Microsprings (2014)
  • Author(s): S. Yang, X. Chen, K. Yamamoto, M. Iitake, D. Nishio-Hamane, H. Sakai, M. Abe
  • Journal Title: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 14(6), 4292-4296 (2014). Volume: 14 Issue: 6 Pages: 4292-4296
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8642
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 貴金属/チタニア-コア/シェルナノ粒子の調製とその光物性 (2014)
  • Author(s): 神田 崇、鳥越幹二郎、柴田裕史、阿部正彦、酒井秀樹
  • Journal Title: 色材協会誌 Volume: 87 Pages: 43-49
  • NAID: 130004516277
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of Gold/Silver/Titania Trilayered Nanorods and Their Photocatalytic Activities (2014)
  • Author(s): Y. Horiguchi, T. Kanda, K. Torigoe, H. Sakai, M. Abe
  • Journal Title: Langmuir Volume: 30 Issue: 3 Pages: 922-928
  • DOI: 10.1021/la404370s
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Water on Interfacial Chemical Properties of Nonionic Surfactants in Hydrophobic Ionic Liquid bmimPF₆ (2013)
  • Author(s): T. Misono, K. Aburai, T. Endo, K. Sakai, M. Abe, H. Sakai
  • Journal Title: Journal of Oleo Science Volume: 62 Issue: 6 Pages: 363-370
  • DOI: 10.5650/jos.62.363
  • NAID: 130004436052
  • ISSN: 1345-8957, 1347-3352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of Hollow Titania Nanoparticles of Single-nanometer Size Using a PAMAM Dendrimer Template (2013)
  • Author(s): N. Sorida, S. Hakoda, T. Endo, K. Sakai, H. Sakai, M. Abe
  • Journal Title: Journal of Oleo Science Volume: 62 Issue: 8 Pages: 637-641
  • DOI: 10.5650/jos.62.637
  • NAID: 130004800078
  • ISSN: 1345-8957, 1347-3352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation of Gold Nanorod Dimers and their Activity for Surface-Enhanced Raman Scattering (2013)
  • Author(s): S. Hakoda, M. Kisu, K. Torigoe, T. Endo, K. Sakai, H. Sakai, M. Abe
  • Journal Title: Journal of the Japan Society of Colour Material Volume: 86 Issue: 10 Pages: 365-370
  • DOI: 10.4011/shikizai.86.365
  • NAID: 130004516226
  • ISSN: 0010-180X, 1883-2199
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 金/銀/チタニア－コアシェルナノロッドの調製と光触媒特性 (2014)
  • Author(s): 堀口悦正, 鳥越幹二郎, 酒井秀樹, 阿部正彦
  • Organizer: 2014年色材研究発表会
  • Place of Presentation: 名古屋市工業研究所（愛知県）
  • Year and Date: 2014-10-23 – 2014-10-24
• [Presentation] Solution Properties and Phase Behaviors of Gemini-Surfactant like Ion Complexes formed by Alkylamine and Dicarboxylic Acid (2014)
  • Author(s): H. Sakai, A. Manabe, Y. Okabe, K. Tsuchiya, T. Endo, K. Sakai, M. Abe
  • Organizer: 1st Asian Conference on Oleo Science (ACOS 2014)
  • Place of Presentation: ロイトン札幌（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-10
  • Invited
• [Presentation] Stimuli-Responsive Viscoelastic Gels with Phytosteryl Ether Surfactants (2014)
  • Author(s): R. G. Shrestha, K. Sakai, H. Sakai, M. Abe
  • Organizer: 1st Asian Conference on Oleo Science (ACOS 2014)
  • Place of Presentation: ロイトン札幌（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [Presentation] イオン液体/水混合溶媒中でのチタニアワイヤーの調製とその低温結晶化 (2014)
  • Author(s): 岡澤 梓, 木下雄太郎, 三園武士, 遠藤健司, 酒井健一, 阿部正彦, 酒井秀樹
  • Organizer: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学神楽坂キャンパス（東京）
  • Year and Date: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [Presentation] ミエリン像を鋳型としたナノチューブの合成 (2014)
  • Author(s): 深町 匠, 矢吹侑規, 遠藤健司, 酒井健一, 阿部正彦, 酒井秀樹
  • Organizer: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学神楽坂キャンパス（東京）
  • Year and Date: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [Presentation] 両親媒性分子が形成する構造規制界面を利用したナノ形態付与酸化チタンの調製と光触媒への応用 (2014)
  • Author(s): 酒井秀樹
  • Organizer: 表面技術協会第１２９回講演大会
  • Place of Presentation: 東京理科大学、千葉
  • Invited
• [Presentation] コロイド・界面化学に立脚した高機能セラミックス粒子の合成 (2013)
  • Author(s): 酒井秀樹, 遠藤健司, 鳥越幹二郎, 阿部正彦
  • Organizer: セラミックス協会第２６回秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 信州大学、長野
  • Invited
• [Presentation] Ionic Liquid Assisted Synthesis of Titania Wires by Sol-Gel Method (2013)
  • Author(s): A. Okazawa, Y. Kinoshita, T. Endo, M. Abe, H. Sakai
  • Organizer: 5th Asian Conference on Colloid and Interface Science
  • Place of Presentation: Darjeeling, India
• [Presentation] Preparation of Calcium Hydroxyapatite Nanoparticles Dispersible in Water (2013)
  • Author(s): A. Ozaki, T. Yoshida, T. Yasuda, T. Endo, K. Sakai, M. Abe, H. Sakai
  • Organizer: 87th ACS Colloid & Surface Science Symposium
  • Place of Presentation: Riverside, California, USA
• [Presentation] Photo-Rheological Response of Aqueous Wormlike Micelles with Photocleavable Surfactant (2013)
  • Author(s): H. Sakai, S. Aikawa, K. Fukuda, S. G. Rekha, T. Endo, K. Torigoe, K. Sakai, K. Sakamoto, M. Abe
  • Organizer: 87th ACS Colloid & Surface Science Symposium
  • Place of Presentation: Riverside, California, USA
• [Patent(Industrial Property Rights)] 中空シリカ粒子の製造方法 (2014)
  • Inventor(s): 酒井秀樹, 阿部正彦, 遠藤健司, 大木貴仁, 相馬央登
  • Industrial Property Rights Holder: 東京理科大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2014-08-19