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2014 Fiscal Year Annual Research Report

融合マテリアル形成制御用無機クラスターの設計と合成

Planned Research

Project AreaFusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
Project/Area Number 22107002
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

垣花 眞人  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50233664)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2015-03-31
Keywords融合マテリアル / ハイブリッド材料 / 自己組織化 / 水溶性化合物 / 水 / セラミックス
Outline of Annual Research Achievements

平成26年度は大きく分けて以下の3項目を実施した。
(1)分子制御による無機マテリアルの形態制御:水を溶媒とし、有機化合物を分子制御剤に用いた無機マテリアルの形態制御において、ピコリン酸を分子制御剤として利用することで、{331}などの高次数面が露出したルチル型酸化チタン多針体が生成することを見出した。加えて領域内共同研究により、分子動力学シミュレーションを用いた結晶成長制御機構の解明に取り組み、成長する結晶面近傍に存在する水分子の配列状況が制御剤として働く有機分子の影響を制御している様子を確認した。またマグネタイトの合成においてもピコリン酸を用いることで、{311}や{331}といった高次数面が露出した多結晶面露出マグネタイト粒子が作製可能であることを明らかにした。さらに領域内共同研究により、得られた多結晶面露出マグネタイト粒子が、スチレンのリビングカチオン重合反応において、市販のマグネタイト粒子よりも低比表面積であるにも関わらず高い触媒活性を示すことを見出している。
(2)水を反応場とするチタン系融合マテリアルの創成:水を溶媒に用いたプロセスにおいて、ピラジンカルボン酸と水溶性チタン錯体から新規チタン化合物が生成することを見出した。得られた化合物には、加熱・徐冷操作による構造の変化を伴う水の吸脱着が観察され、この変化は可逆的であった。また領域内共同研究により、本化合物が水に対してゲート吸着のような特性を有していることを明らかにした。
(3)鉱物に倣う新規光機能性材料の開発:鉱物資源をヒントに、新規蛍光体探索研究を実施した。その結果、ガノマル石(ganomalite)をヒントに、Ca2SiO4:Eu2+(赤色発光)を新規蛍光体として発見した。本蛍光体は酸化物では極めて珍しい青色励起により赤色発光を示す蛍光体であり、実用化に向けた展開を行っている。

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

    (47 results)

All 2015 2014 2013 2012 2010 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 8 results) Presentation (33 results) (of which Invited: 10 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] Design of crystal structures, morphologies, and functionalities of titanium oxide using water-soluble complexes and molecular control agents2015

    • Author(s)
      Makoto Kobayashi, Minoru Osada, Hideki Kato, Masato Kakihana
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 47 Pages: 78-83

    • DOI

      10.1038/pj.2014.89

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Crystal Structures and Luminescence Properties of Eu2+-activated new NaBa0.5Ca0.5PO4 and Na3Ba2Ca(PO4)32015

    • Author(s)
      Minsung Kim, Makoto Kobayashi, Hideki Kato, Hisanori Yamane, Yasushi Sato, Masato Kakihana
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 44 Pages: 1900-1904

    • DOI

      10.1039/C4DT03024A

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 水に分散可能な無機Siクラスター活用した水溶液プロセスによるケイ酸塩蛍光体の合成2015

    • Author(s)
      佐藤泰史, 加藤英樹, 小林亮, 金知慧, 垣花眞人
    • Journal Title

      粉体および粉末冶金

      Volume: 62 Pages: 127-133

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Hierarchical structures of rutile exposing high-index facets2015

    • Author(s)
      Quang Duc Truong, Hideki Kato, Makoto Kobayashi, Masato Kakihana
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 418 Pages: 86-91

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2015.02.056

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Development of two novel Eu2+-activated phosphors in the Na-Sc-Si-O system and their photoluminescence properties2014

    • Author(s)
      Jihong Min, Taichi Yamaguchi, Hideki Kato, Makoto Kobayashi, Hisanori Yamane, Masato Kakihana
    • Journal Title

      Journal of Luminescence

      Volume: 154 Pages: 285-289

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2014.05.006

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Tailoring of Deep-Red Luminescence in Ca2SiO4:Eu2+2014

    • Author(s)
      Yasushi Sato, Hideki Kato, Makoto Kobayashi, Takaki Masaki, Dae-Ho Yoon, Masato Kakihana
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 53 Pages: 7756-7759

    • DOI

      10.1002/anie.201402520

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Hydrothermal synthesis of magnetite particles with uncommon crystal facets2014

    • Author(s)
      Junki Sato, Makoto Kobayashi, Hideki Kato, Takamichi Miyazaki, Masato Kakihana
    • Journal Title

      Journal of Asian Ceramic Societies

      Volume: 2 Pages: 258-262

    • DOI

      10.1016/j.jascer.2014.05.008

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The Significance of Phosphate Source in the Preparation of Functional Luminescent Phosphate Materials2014

    • Author(s)
      Minsung Kim, Makoto Kobayashi, Hideki Kato, Masato Kakihana
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 122 Pages: 626-629

    • DOI

      10.2109/jcersj2.122.626

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Synthesis and application of up-conversion phosphor nanosheets2015

    • Author(s)
      Soichi Takasugi, Riku Iida, Koji Tomita, Kiyofumi Katagiri, Minoru Osada, Masato Kakihana
    • Organizer
      7th International Symposium on Advanced Plasma Science and Its Applications for Nitrides and Nanomaterials / 8th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-31
  • [Presentation] 水溶液プロセスによる希土類複合酸化物アップコンバージョン蛍光体の合成と特性評価2015

    • Author(s)
      小川哲志, 田村紗也佳, 冨田恒之, 片桐清文, 垣花眞人
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学(船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [Presentation] 水の吸脱着に伴い可逆的に構造が変化するチタンピラジンカルボン酸複合化合物の開発2015

    • Author(s)
      奥原達也, 小林亮, 加藤英樹, 垣花眞人
    • Organizer
      化学工学会 第80年会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学(東京都江東区)
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
  • [Presentation] 結晶サイトエンジニアリングによるβ-Ca3(PO4)2:Eu2+の発光制御2015

    • Author(s)
      桑原寛季, 加藤英樹, 小林亮, 垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会2015年年会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-18 – 2015-03-20
  • [Presentation] 高輝度化に向けたトンネル構造を有するアップコンバージョン蛍光体の合成2015

    • Author(s)
      田村紗也佳, 冨田恒之, 片桐清文, 垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会2015年年会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-18 – 2015-03-20
  • [Presentation] 水溶性化合物の開発による構造が制御されたセラミックスの合成と高機能化2015

    • Author(s)
      小林亮
    • Organizer
      第3回ケミカルフィールド研究討論会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山市)
    • Year and Date
      2015-03-18 – 2015-03-18
    • Invited
  • [Presentation] Exploration of New Phosphors Using a Mineral-Inspired Approach in Combination with Solution Parallel Synthesis2015

    • Author(s)
      Masato Kakihana, Jihae Kim, Hiroki Kuwahara, Hironori Sato, Yohei Takeda, Makoto Kobayashi, Hideki Kato, Yasushi Sato
    • Organizer
      2015 3rd SKKU Workshop on Materials Frontier Research
    • Place of Presentation
      Suwon, Korea
    • Year and Date
      2015-02-23 – 2015-02-24
    • Invited
  • [Presentation] 水溶性リン酸エステルを用いたリン酸塩蛍光体の合成2015

    • Author(s)
      小林亮, 金珉成, 加藤英樹, 山根久典, 垣花眞人
    • Organizer
      第5期研究所連携プロジェクト平成26年度成果報告会『ヒューマンサイエンス&テクノロジー』
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2015-02-05 – 2015-02-05
  • [Presentation] 融合マテリアル形成制御用無機くらすたーの設計と合成2015

    • Author(s)
      垣花眞人, 小林亮
    • Organizer
      新学術領域研究「融合マテリアル:分子制御による材料創成と機能開拓」 第11回 公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(北九州市)
    • Year and Date
      2015-01-26 – 2015-01-26
  • [Presentation] 青色光励起・赤色発光を示すEu2+賦活シリケート蛍光体の発見2014

    • Author(s)
      佐藤泰史, 桑原寛季, 加藤英樹, 小林亮, 垣花眞人
    • Organizer
      第355回蛍光体同学会講演会
    • Place of Presentation
      化学会館ホール(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2014-12-12 – 2014-12-12
    • Invited
  • [Presentation] Origin of deep-red emission from Eu2+-activated Ca2SiO4 phosphor2014

    • Author(s)
      Hiroki Kuwahara, Yasushi Sato, Hideki Kato, Makoto Kobayashi, Masato Kakihana
    • Organizer
      第24回 日本MRS年次大会・第1回 E-MRS/MRS-Jジョイントシンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館(横浜市)
    • Year and Date
      2014-12-10 – 2014-12-12
  • [Presentation] Thin film fabrication with up-conversion phosphor nanosheets2014

    • Author(s)
      Soichi Takasugi, Riku Iida, Koji Tomita, Kiyofumi Katagiri, Masato Kakihana
    • Organizer
      第24回 日本MRS年次大会・第1回 E-MRS/MRS-Jジョイントシンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館(横浜市)
    • Year and Date
      2014-12-10 – 2014-12-12
  • [Presentation] 白色LED照明~第4世代の灯り~2014

    • Author(s)
      垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会 東北北海道支部 山形地区セミナー
    • Place of Presentation
      山形大学(米沢市)
    • Year and Date
      2014-11-22 – 2014-11-22
  • [Presentation] 水の吸脱着により可逆的に構造が変化するチタン-有機物複合材料の開発2014

    • Author(s)
      奥原達也, 小林亮, 加藤英樹, 垣花眞人
    • Organizer
      平成26年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • Place of Presentation
      秋田市にぎわい交流館AU(秋田市)
    • Year and Date
      2014-11-06 – 2014-11-07
  • [Presentation] Hydrothermal Synthesis of Titania and Magnetite Crystals with Unique Morphologies2014

    • Author(s)
      Makoto Kobayashi, Hideki Kato, Masato Kakihana
    • Organizer
      The 2014 Collaborative Conference on Crystal Growth
    • Place of Presentation
      Phuket, Thailand
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-07
    • Invited
  • [Presentation] Design and Control of Inorganic Crystal Morphologies Employing Aqueous Solutions2014

    • Author(s)
      Makoto Kobayashi, Minoru Osada, Hideki Kato, Masato Kakihana
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-11-02 – 2014-11-04
  • [Presentation] The Importance of Phosphate Source Selection in the Preparation of Functional Phosphate Materials with High Properties2014

    • Author(s)
      Minsung Kim, Makoto Kobayashi,Hideki Kato, Masato Kakihana
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-11-02 – 2014-11-04
  • [Presentation] Biologically Synthesized or Bioinspired Process-Derived Iron Oxides as Catalysts for Living Cationic or Radical Polymerization2014

    • Author(s)
      Arihiro Kanazawa, Shokyoku Kanaoka, Naoki Yagita, Yuya Oaki,Hiroaki Imai, Mayumi Oda, Atsushi Arakaki, Tadashi Matsunaga, Junki Sato, Makoto Kobayashi, Masato Kakihana, Kiyofumi Katagiri, Kotaro Satoh, Masami Kamigaito, Sadahito Aoshima
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-11-02 – 2014-11-04
  • [Presentation] Synthesis of Uo-conversion Phosphor Nanosheets for Nano-fusion Molecular Assemblie2014

    • Author(s)
      Koji Tomita, Soichi Takasugi, Riku Iida, Kiyofumi Katagiri, Minoru Osada, Masato Kakihana
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-11-02 – 2014-11-04
  • [Presentation] Synthesis of magnetite crystals with uncommon facets by hydrothermal method2014

    • Author(s)
      Makoto Kobayashi, Junki Sato, Hideki Kato, Masato Kakihana
    • Organizer
      The 4th International Solvothermal and Hydrothermal Association Conference
    • Place of Presentation
      Bordeaux, France
    • Year and Date
      2014-10-26 – 2014-10-29
  • [Presentation] ソフトプロセスによる無機アップコンバージョン発光ナノシートの作製と応用2014

    • Author(s)
      髙杉壮一, 飯田陸, 冨田恒之, 長田実, 垣花眞人
    • Organizer
      第4回 CSJ化学フェスタ2014
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [Presentation] Parallel Synthesis of Rare Earth Doped Complex Oxide up Conversion Phosphors Using Aqueous Solution Process2014

    • Author(s)
      Koji Tomita, Kiyofumi Katagiri, Masato Kakihana
    • Organizer
      Materials Science & Technology 2014
    • Place of Presentation
      Pittsburgh, USA
    • Year and Date
      2014-10-12 – 2014-10-16
    • Invited
  • [Presentation] 分子制御剤による酸化チタンおよび酸化鉄粒子の結晶成長制御および高度機能発現2014

    • Author(s)
      小林亮,佐藤淳貴,長田実,加藤英樹,垣花眞人
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎市)
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Invited
  • [Presentation] 青色光励起・赤色発光を示すEu2+賦活Ca2SiO4蛍光体の発光特性2014

    • Author(s)
      佐藤泰史,桑原寛季,加藤英樹,小林亮, 正木孝樹, 垣花眞人
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] 鉱物をヒントにした新規蛍光体探索:結晶サイト工学に立脚したアプローチ2014

    • Author(s)
      垣花眞人,加藤英樹,小林亮,佐藤泰史
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • Invited
  • [Presentation] 水溶液プロセスによるケイ酸塩及びリン酸塩系蛍光体の合成2014

    • Author(s)
      垣花眞人,小林亮,Kim Minsung,加藤英樹,佐藤泰史
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • Invited
  • [Presentation] 形態が制御された酸化チタンおよび酸化鉄結晶の水熱合成2014

    • Author(s)
      小林亮,佐藤淳貴,長田実,加藤英樹,垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • Invited
  • [Presentation] 青色光励起が可能なシリケート系赤色蛍光体の発光特性2014

    • Author(s)
      佐藤泰史,桑原寛季,加藤英樹,小林亮,垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
    • Invited
  • [Presentation] 赤色蛍光体Ca2SiO4:Eu2+の発光特性に与えるフラックスの影響2014

    • Author(s)
      桑原寛季,佐藤泰史,加藤英樹,小林亮,垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [Presentation] 複合酸化物ナノシートアップコンバージョン蛍光体の合成と応用2014

    • Author(s)
      高杉壮一,飯田陸,冨田恒之,片桐清文,長田実,垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [Presentation] 水溶液プロセスによる希土類タングステン酸塩系アップコンバージョン蛍光体の探索2014

    • Author(s)
      田村紗也佳,冨田恒之,片桐清文,垣花眞人
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [Presentation] Ca2SiO4:Eu2+赤色蛍光体の発光特性2014

    • Author(s)
      佐藤泰史, 加藤英樹,小林亮,垣花眞人
    • Organizer
      第31回希土類討論会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2014-05-22 – 2014-05-23
  • [Presentation] 融合マテリアル形成制御用無機クラスターの設計と合成2014

    • Author(s)
      垣花眞人, 小林亮
    • Organizer
      新学術領域研究「融合マテリアル:分子制御による材料創成と機能開拓」 第9回 公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪市北区)
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-12
  • [Book] <詳解>無機材料 合成・探索法2014

    • Author(s)
      垣花眞人, 小林亮, 加藤英樹, 冨田恒之, 佐藤泰史
    • Total Pages
      262
    • Publisher
      (株)情報機構
  • [Remarks] 東北大学多元物質科学研究所垣花研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/kakihana/

  • [Remarks] 新機能無機物質探索研究センターウェブサイト

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/center/CENIM/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 青色発光シリケート蛍光体及びその製造方法2013

    • Inventor(s)
      小向哲史,垣花眞人,加藤英樹
    • Industrial Property Rights Holder
      住友金属鉱山株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      5512871
    • Filing Date
      2013-09-10
    • Acquisition Date
      2014-04-04
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 希土類添加アルカリ土類金属シリケート蛍光体及びその製造方法2012

    • Inventor(s)
      手束聡子,加藤英樹,垣花眞人,高塚裕二
    • Industrial Property Rights Holder
      住友金属鉱山株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      5512708
    • Filing Date
      2012-01-13
    • Acquisition Date
      2014-04-04
  • [Patent(Industrial Property Rights)] アルカリ土類金属シリケート蛍光体の製造方法2010

    • Inventor(s)
      高塚裕二,手束聡子,加藤英樹,垣花眞人
    • Industrial Property Rights Holder
      住友金属鉱山株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      5528320
    • Filing Date
      2010-12-24
    • Acquisition Date
      2014-04-25

URL: 

Published: 2016-06-01  

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