一次元酸化物ナノ構造体の創製と集合構造制御による高機能化

• Project/Area Number: 16685021
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic industrial materials
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 矢田 光徳 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (20274772)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥19,760,000 (Direct Cost: ¥15,200,000、Indirect Cost: ¥4,560,000); Fiscal Year 2006: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2005: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2004: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
• Keywords: ナノチューブ / ナノファイバー / ナノワイヤー / 酸化ルテニウム / 酸化ニオブ / チタネート / 酸化コバルト / 人工関節 / 貴金属化合物 / ファイバー / 希土類化合物 / ナノロッド / 酸化チタン

Research Abstract

外径約7nmのチタン酸ナトリウムナノチューブを、種々のμmサイズ以上で形態制御された金属TiをTi源かつ鋳型として利用することにより、金属Ti上に直接成長・固定化して種々の形状に組織化する技術を開発した。また、SUS316LやCo-Cr合金上へもチタン酸ナトリウムナノチューブを成長・固定化する技術を開発した。さらに、チタネートナノファイバーやナノシートも金属上に成長・固定化できた。また、イオン交換処理によりチタン酸銀ナノチューブ/金属複合体に変換し、抗菌性人工関節用材料としての応用を医学部・企業とともに検討した結果、擬似生体環境中にて材料から銀イオンが溶出し、MRSAに対して高い抗菌活性値を示すことを明らかにした。
ナノチューブや球状などのルテニウム化合物/界面活性剤ナノ複合体のレドックスキャパシタ用材料としての評価を行ったところ、300℃以上での熱処理により試料が絶縁体から導電体に変化し、300℃熱処理試料が一番大きいキャパシタンスを示した。また、中実および中空らせん形態という特異な一次元構造を有するルテニウム化合物/界面活性剤ナノ複合体の合成に成功し、熱処理により形態を保持したまま酸化ルテニウムに変換できた。
コバルト化合物/界面活性剤ナノ複合体ナノワイヤーの合成に成功し、300℃以上での熱処理により酸化コバルトナノワイヤーに変換できることを見出し、それらの電気化学特性を明らかにした。
酸化ニオブ・ニオブ酸水酸化物ナノワイヤーについては、熱処理温度によりバンドギャップを制御できることを明らかにした。また、リチウムイオン電池用正極材料としての評価を行い、容量が結晶構造に依存することを明らかにした。
以上の研究成果として、学会発表をのべ17回行い、本研究をもとに2件の企業との共同研究が始まった。以上の成果のほとんどは論文投稿準備中であり、今後、論文発表する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Plate, Wire,Mesh,Microsphere,and Microtube Composed of Sodium Titanate Nanotubes on a Titanium Metal Template (2007)
  • Author(s): Mitsunori Yada, Yuko Inoue, Masafumi Uota, Toshio Torikai, Takanori Watari, Iwao Noda, Takao Hotokebuchi
  • Journal Title: Langmuir 23 Pages: 2815-2823
• [Journal Article] Synthesis of Sillica Hollow Nano-Particles Templated by Polymeric Micelle with Core-Shell-Corona Structure (2007)
  • Author(s): Anil Khanal, Yuko Inoue, Mitsunori Yada, Kenichi Nakashima
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 129 Pages: 1534-1535
• [Journal Article] Preparation of submicrometer-sized titania hollow spheres by templating sulfonated polystyrene latex particles (2007)
  • Author(s): Akhamad Syoufian, Yuko Inoue, Mitsunori Yada, Kenichi Nakashima
  • Journal Title: Mater. Lett. 61 Pages: 1572-1575
• [Journal Article] Layered sodium titanate nanofiber and microsphere synthesized from peroxotitanic acid solution (2006)
  • Author(s): Mitsunori Yada, Yuya Goto, Masafumi Uota, Toshio Torikai, Takanori Watari
  • Journal Title: Journal of the European Ceramic Society 26 Pages: 673-678
• [Journal Article] 希土類化合物ナノチューブの合成と特性 (2005)
  • Author(s): 矢田光徳
  • Journal Title: マテリアルインテグレーション(Materials Integration) Vo1.18・No.1 Pages: 36-41
• [Journal Article] Layered Sodium Titanate Nanofiber and Microsphere Synthesized from Peroxotitanic Acid Solution (2005)
  • Author(s): Mitsunori Yada
  • Journal Title: Journal of The European Ceramic Society (印刷中)
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗菌性チタネートコーティング非チタン系無機部材 (2006)
  • Inventor(s): 矢田光徳, 井上侑子, 佛淵孝夫, 野田岩男, 安藤嘉基, 石田典之
  • Industrial Property Rights Holder: 佐賀大学
  • Filing Date: 2006-12-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗菌性チタネートコーティングチタン系部材 (2006)
  • Inventor(s): 矢田光徳, 佛淵孝夫, 野田岩男, 安藤嘉基
  • Industrial Property Rights Holder: 佐賀大学
  • Filing Date: 2006-12-28