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2019 Fiscal Year Research-status Report

極細金属ナノワイヤーの高次構造制御と機能開拓

Research Project

Project/Area Number 19K22116
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

河合 武司  東京理科大学, 工学部工業化学科, 教授 (10224718)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Keywordsナノワイヤー / キラリティ / ソフトテンプレート
Outline of Annual Research Achievements

本年度は主に(1) 様々なキラルナノワイヤーの合成とキラル光学特性の評価に挑戦した。まず他金属のキラルナノワイヤーの合成について検討した。金と同じ還元手法が使える銀・白金・パラジウムの前駆体を用いてキラルナノワイヤーの合成を様々な条件下で試みた。しかしながらナノワイヤーは合成できず、ナノ粒子が生成した。
そこで次にナノワイヤーのピッチ制御について検討した。キラルAuナノワイヤーは両親媒性化合物(C18AA)とキラル源のHSAから構成されるらせん状ナノファイバーをテンプレートとして合成するが、C18AAのアルキル鎖に炭素-炭素2重結合を導入した誘導体(OleylAA)を合成して、ナノファイバーの形成能について調べた。OleylAAを用いてもC18AAと同様のらせん状ナノファイバーが得られること、またナノファイバーのらせんピッチはC18AAのものより短くなることがわかった。さらに、長鎖にアミド結合を有する誘導体(C17AMAA;2種類)でも、らせんピッチの異なるナノファイバーが作製できることがわかった。すなわち、C18AA誘導体を用いればナノファイバーのらせんピッチが精密に制御できることを明らかとした。さらに、得られたナノファイバーを鋳型としてらせん状Auナノワイヤーの合成を試みた。その結果、OleylAA系からは、C18AA系よりらせんピッチの短いAuナノワイヤーが生成することがわかった。一方、アミド結合を導入したC17AMAA系ではAuナノワイヤーが合成できなかった。これは、C17AMAA系では、ナノファイバー作製にエタノール添加を要したためである。OleylAA系で合成したAuナノワイヤーの円二色性スペクトル(CD)を測定した結果、C18AA系のそれとほぼ同じであった。すなわち、CDピークはAuナノワイヤーのらせんピッチにはほとんど影響されないことが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度の目標は(1)様々なキラルナノワイヤーの合成とキラル光学特性の評価であった。キラルナノワイヤーのテンプレートであるナノファイバーのらせんピッチがC18AAの分子構造を変化させることで制御できることを実証した。さらに、ピッチの異なるらせん状Auナノワイヤーの合成にも成功し、その円二色性特性についても解明した。したがって、本年度の目標はほぼ達成できたことから、ほぼ順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

本研究では主に、(1)様々なキラルナノワイヤーの合成とキラル光学特性の評価、(2)有機色素の被覆による光学特性の制御、(3)二次構造の自在制御法の開発について挑戦することである。今後、キラルナノワイヤーの合成をさらに発展させるために、C18AAとHAS の混合比やHASのD体とL体の混合比を変えてピッチの異なるナノファイバーを作製し、それを鋳型に利用したらせん状Auナノワイヤーの合成に挑戦する。
また、(2)のついてはナノワイヤー表面にキラルでない色素分子をキラルに配列させて、色素由来のキラル光学特性を発現させた光学材料を開発する。色素としてはアゾベンゼン基を持つ分子を用いる。
(3)については、らせん状ナノワイヤーはC18AAの分子集合体に沿って形成される。このことは、望みの二次構造の金ナノワイヤーを作製するには、C18AA分子を基板上にその通りに配列させればよいことを示している。注意すべきは、C18AAの親水基(金の成長部位)を最表面に出させることである。そこで、C18AAの親水基が最表面に現れた種々の分子配列を構築し、金ナノワイヤー作製の最適化を行う。さらにAFM探針による描画法(Dipペン)などを用いて作製したC18AAの1次元配列上に金ナノワイヤーの合成を試みる。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は、(1)旅費として計上していたが学内予算で賄うことができたため(2)その他で計上していた電子顕微鏡の維持費(修理費を含む)が生じなかったため、および(3)論文投稿費が学内から補助されたためである。
繰り越し金は、試薬・薬品類の消耗品として使用する予定である。

  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019

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

  • [Journal Article] Gelation Properties of Various Long Chain Amidoamines: Prediction of Solvent Gelation via Machine Learning using Hansen Solubility Parameters2020

    • Author(s)
      Frederic Delbecq, Guillaume Adenier, Yuki Ogue, Takeshi Kawai
    • Journal Title

      Journal of Molecular Liquids

      Volume: 302 Pages: 112587

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2020.112587

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Synthesis of Water-Dispersible, Plate-like Perovskites and their Core-Shell Nanocrystals2020

    • Author(s)
      Muneharu Minakawa, Yoshiro Imura, Takeshi Kawai
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 10 Pages: 5972-5977

    • DOI

      10.1039/D0RA00657B

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Chirality-Controlled Synthesis of Double-Helical Au Nanowires2019

    • Author(s)
      Takeshi Kawai
    • Organizer
      Chirality 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of plate-like halide perovskite@Pd or Au nanocrystals2019

    • Author(s)
      Muneharu Minakawa, Kehsuan Wang, Yoshiro Imura, Takeshi Kawai
    • Organizer
      ECIS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and bundle structures of ultrathin Au nanowires in water2019

    • Author(s)
      Naoya Miyajima, Yoshiro Imura, KeHsuan Wang, Takeshi Kawai
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improving Catalytic Activity of Alumina-supported Gold Nanoflowers by UV-Ozone Treatment2019

    • Author(s)
      Haruna Saito, Yoshiro Imura, KeHsuan Wang, Takeshi Kawai
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Halide effects on the formation of gold micro- and nanostructures2019

    • Author(s)
      Siyang Cui, Yoshiro Imura, KeHsuan Wang, Takeshi Kawai
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Size Control and Catalytic Performance of Gold Nanoflowers Supported on Alumina2019

    • Author(s)
      Motoki Maniwa, Yoshiro Imura, KeHsuan Wang, Takeshi Kawai
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-01-27  

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