| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
19H05717
|
|---|
| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 審査区分 |
理工系
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
原田 慈久 東京大学, 物性研究所, 教授 (70333317)
|
|---|
| 研究分担者 |
瀬戸 秀紀 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60216546)
池本 夕佳 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (70344398)
菱田 真史 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 准教授 (70519058)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
202,280千円 (直接経費: 155,600千円、間接経費: 46,680千円)
2023年度: 36,400千円 (直接経費: 28,000千円、間接経費: 8,400千円)
2022年度: 39,130千円 (直接経費: 30,100千円、間接経費: 9,030千円)
2021年度: 41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2020年度: 41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円)
2019年度: 43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円)
|
|---|
| キーワード | 放射光軟Ｘ線分光 / 放射光赤外分光 / 中性子散乱 / 熱分析 / テラヘルツ分光 / 水素結合構造 / 水素結合ダイナミクス / 中性子準弾性散乱 / 中性子反射率 / 第二水和圏 / 水の構造・運動 / 水の運動状態 / ずり流動場 / 水圏機能材料の機能発現機構解明 / 先端計測手法の最適化 / 水圏機能材料の構造解析 / 水圏機能材料の運動解析 / 水と材料の相互作用解析 / 中性子小角散乱 / その場計測 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、「水環境」や「生体」と調和しながら機能する様々な材料群に対し、その機能を精密に制御、あるいは最大化する条件を見出すために、先端分析手法を駆使して、材料と水の相互作用を明らかにする。
具体的には、放射光Ｘ線を用いた電子状態解析、中性子を用いた運動状態解析、放射光赤外を用いた水・官能基の相互作用評価、テラヘルツ分光と熱分析によるマクロな運動状態解析を軸として、Ｘ線・中性子小角散乱、原子間力顕微鏡等の手法を組み合わせ、機能に関わる材料・水の構造、運動状態の抽出を行い、水圏機能材料の最適設計の指針となる学理を構築・確立する。
|
| 研究成果の概要 |
本研究は、放射光（軟X線・赤外）、中性子、熱分析、テラヘルツ分光を組み合わせた先端計測により、水圏機能材料における水・材料双方の構造・運動の情報を取得して機能発現機構を解明することにより、最適設計の指針となる学理の構築を目指した。具体的には、生体親和性、自己組織化液晶高分子膜のイオン選択透過性、接着機能、タンパク質の安定化など、界面水の構造・運動状態と機能との相関を明らかにするために上記の先端計測の精度を高め、測定環境の整備を進めることにより、特定の官能基に吸着する水分子と周囲の水の特徴的な構造・運動についての知見を深め、機能を予測する、あるいは高める材料設計へのフィードバックを可能にした。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生体親和材料の水和水の構造・運動性、ナノレベルの空間における水の構造・運動性を分子レベルで解明し、水に着目して水圏機能材料の機能発現メカニズムを明らかにした取組みは過去に例を見ないものであり、界面水の科学を大きく進展させた。またこれらの知見は、医療、農業、環境、工学など多岐にわたる分野に応用可能であり、社会的にも大きな意義がある。
|
