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2019 Fiscal Year Annual Research Report

デザインされた異方性ナノブロックによる秩序配列マテリアルの構築と機能開拓

Research Project

Project/Area Number 16H02398
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

今井 宏明  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70255595)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords結晶成長 / 自己組織化 / 自己集合 / ナノ粒子
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、矩形ナノブロックを任意な結晶方位で配列させて特異な機能を発現させることを目的としている。2016-2018年度の成果として、多様な矩形ナノブロックの配列体を構築して機能の評価をおこなってきた。また、配列体の手本としてのバイオミネラルの構造と機能の解析も並行している。
2019年度は本研究プロジェクトの最終段階として、ナノブロックの配向配列構造のスケールアップ・高度化とさらなる機能開拓を目指して研究を進めた。主要な4つの成果を以下に示す。第1の成果は、配向配列構造のスケールアップに影響するコントロールパラメーターの解明である。ブロック間の相互作用を弱める重要性を明らかにし、大規模な配列体の構築に成功した。第2の成果は、異種ナノブロックの配列体の積層による新規機能の発現である。酸化鉄や酸化コバルトのナノキューブの積層配列における磁気特性の解析を進め、ブロック間の高精度な接合がユニークな特性発現に不可欠であることを解明した。第3の成果として、ナノブロック人工的配列体の手本として海洋性プランクトンであるカイアシ類におけるグアニンナノ結晶の配列体の構造と機能を解明した。ここでは、このナノブロックが有機枠によって制御され多様な構造色を呈することを明らかにし、人工的ナノブロックの配列体の構築や動的制御に大きな示唆を与えている。第4の成果は、これまでの結果を集積・解析し、ナノブロックの配列制御に関する指針を示したことである。ここでは、本研究で得られたナノブロックの合成法および配列手法の体系化によって、矩形ナノブロックの配列による構造構築の技術が、さまざまな物質系へ応用可能であり、高機能セラミックスおよび複合材料の新規合成手法として提供できることを明らかにした。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (27 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Konstanz(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      University of Konstanz
  • [Journal Article] Biomimetic Morphology-Controlled Anhydrous Guanine via an Amorphous Intermediate2020

    • Author(s)
      T. Kimura, M. Takasaki, Y. Oaki, H. Imai
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 20 Pages: 未定

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.0c00140

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of coercivity of self-assembled stacking of ferrimagnetic and antiferromagnetic nanocubes2020

    • Author(s)
      K. Sawano, K. Tsukiyama, M. Shimizu, M. Takasaki, Y. Oaki, T. Yamamoto, Y. Einaga, C. Jenewein, H. Colfen, H. Kaiju, T. Sato, H. Imai
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 12 Pages: 7792-7796

    • DOI

      10.1039/c9nr10558a

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Guanine crystals regulated by chitin-based honeycomb frameworks for tunable structural colors of sapphirinid copepod, Sapphirina nigromaculata2020

    • Author(s)
      T. Kimura, M. Takasaki, R. Hatai, Y. Nagai, K. Uematsu, Y. Oaki, M. Osada, H. Tsuda, T. Ishigure, T. Toyofuku, S. Shimode, H. Imai
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Pages: 2266

    • DOI

      10.1038/s41598-020-59090-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Thermally Induced Fragmentation of Nanoscale Calcite2020

    • Author(s)
      M. Takasaki, M. Tago, Y. Oaki, H. Imai
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 10 Pages: 6088-6091

    • DOI

      10.1039/c9ra10564f

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evaporation-Driven Nanoscale Brickworks for the Design of 1D, 2D, and 3D Microarrays of Rectangular Building Blocks2019

    • Author(s)
      H. Imai, R. Matsumoto, M. Takasaki, K. Tsukiyama, K. Sawano, Y. Nakagawa
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 21 Pages: 6905-6914

    • DOI

      10.1039/c9ce00960d

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evolution of Co3O4 Nanocubes through Stepwise Oriented Attachment2019

    • Author(s)
      K. Tsukiyama, M. Takasaki, Y. Oaki, H. Imai
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 35 Pages: 8025-8030

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b00342

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] エナメル質類似フッ素アパタイトナノロッド配向体の構造制御2020

    • Author(s)
      金澤早陽子、緒明佑哉、今井宏明
    • Organizer
      日本セラミックス協会2020年年会
  • [Presentation] ホネガイ貝殻における交差板構造の機械的性質の解析2019

    • Author(s)
      杉山蒼、高崎美宏、緒明佑哉、今井宏明
    • Organizer
      第14回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • [Presentation] Sapphirinaの微細構造の解析と構造色制御メカニズムの検討2019

    • Author(s)
      木村翼、高崎美宏、長井裕季子、豊福高志、下出信次、緒明佑哉、津田博之、石榑崇明、今井宏明
    • Organizer
      第14回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • [Presentation] サンゴ稚ポリプの骨格形成初期プロセスの解明2019

    • Author(s)
      杉浦幹啓、高崎美宏、緒明佑哉、安元剛、飯島真理子、今井宏明
    • Organizer
      第14回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • [Presentation] エナメル質形成部と象牙質のナノ構造解析2019

    • Author(s)
      金澤早陽子、行正有太郎、高崎美宏、緒明佑哉、今井宏明
    • Organizer
      第14回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • [Presentation] Fabrication of Binary Magnetic Nanocube Arrays for Coercivity Enhancement2019

    • Author(s)
      K. Sawano, M. Shimizu, M. Takasaki, Y. Oaki, H. Imai
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Layer-by-layer manipulation of heterogeneous rectangular nanoblocks for multiferroic properties2019

    • Author(s)
      M. Shimizu, K. Sawano, M. Takasaki, Y. Oaki, T. Sato, H. Imai
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation Process of Carbonated Hydroxyapatite in Aqueous Solution Systems2019

    • Author(s)
      Y. Hagiwara, M. Takasaki, Y. Oaki, H. Imai
    • Organizer
      13th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of Ordered Microarrays by Nanoscale Brickworks of Rectangular Building Blocks2019

    • Author(s)
      H. Imai
    • Organizer
      13th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] サフィリナの持つグアニン結晶集積体の構造解析とその類似体合成2019

    • Author(s)
      木村翼、高崎美宏、長井裕季子、Chen Chong、豊福高志、下出信次、緒明佑哉、津田裕之、石榑崇明、今井宏明
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [Presentation] Fe3O4ナノキューブ単層配列体の作製およびその磁気特性の評価2019

    • Author(s)
      清水真琴、澤野圭佑、高崎美宏、緒明佑哉、佐藤徹哉、今井宏明
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [Presentation] 異種の磁性ナノキューブ配列体の作製とその保磁力の評価2019

    • Author(s)
      澤野圭佑、築山慧之、緒明佑哉、佐藤徹哉、今井宏明
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [Presentation] ホネガイ貝殻における交差板構造の構造解析と機械的性質の制御2019

    • Author(s)
      杉山蒼、高崎美宏、緒明佑哉、今井宏明
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [Presentation] カルサイトナノロッドの単層集積によるナノスケールパターンの作製2019

    • Author(s)
      田子誠、髙﨑美宏、緒明佑哉、今井宏明
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [Presentation] 光触媒ナノブロックの配列制御と活性評価2019

    • Author(s)
      吉田亨平、高崎美宏、緒明佑哉、今井宏明
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [Presentation] Variation of the mechanical properties of the crossed lamellar structures in the Murex pecten shell2019

    • Author(s)
      S. Sugiyama,M. Takasaki,Y. Oaki,H. Imai
    • Organizer
      Marine Biotechnology Conference 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crystal arrays with organic frameworks for structural colors of the sapphirinid copepods2019

    • Author(s)
      T. Kimura, M. Takasaki, Y. Nagai, C. Chong, T. Toyohuku, S. Shimode, T. Ishigure, H. Tsuda, Y. Oaki, H. Imai
    • Organizer
      Marine Biotechnology Conference 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biomimetic cross-lamellar structures fabricated by ordered self-assembly of CaCO3 nanorods2019

    • Author(s)
      M. Takasaki, M. Tago, T. S. Suzuki, Y. Oaki, H. Imai
    • Organizer
      15th International Symposium on Biomineralization
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Curving crystals in biominerals and biomimetic minerals2019

    • Author(s)
      H. Imai, M. Takasaki, Y. Yukimasa, M. Suzuki, T. Sasaki, Y. Oaki
    • Organizer
      15th International Symposium on Biomineralization
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-organized formation of various 2D patterns with calcite nanorods2019

    • Author(s)
      M. Tago, M. Takasaki, Y. Tokura, S. Shiratori, Y. Oaki, H. Imai
    • Organizer
      The 11th International Conference on Science and Technology of Advanced Ceramics
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-01-27  

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