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メソポーラスシリカ粒子を利用したコロイド超格子結晶の構造制御

研究課題

研究課題/領域番号 15J06919
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 無機工業材料
研究機関早稲田大学

研究代表者

山本 瑛祐  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードメソポーラスシリカ / ナノ粒子 / コロイド結晶 / 中空粒子 / メソポーラスシリカ粒子 / クローズドポア / 超格子 / ヤヌス粒子 / 超格子結晶 / 細孔径拡大 / 表面修飾
研究実績の概要

1. 研究目的 : 3次元フォトニック結晶は、その周期性を多様に変化させることで、負屈折率や光局在化などを実現すると期待されている。この3次元フォトニック結晶の構造制御に向け、2種類のコロイド粒子の集合で形成されるコロイド超格子結晶が注目されている。本研究では、多様な結晶構造のコロイド超格子結晶の作製を目指す。
2. 研究手法 : 粒子が自己集合する際に2種類の長距離引力が作用する場合には、複雑な構造を組むことが理論的に示されている。本研究では、コロイド状メソポーラスシリカ粒子(CMS)への磁性物質の導入により磁気的相互作用を、電荷を持つ有機官能基の修飾により静電的相互作用を独立して制御し、新規構造のコロイド超格子結晶の獲得を狙う。
3. 研究成果:本課題では、MSNsの内部に粒子間相互作用を変化させる磁性ナノ粒子などの物質を導入する予定であった。本年度はゲスト種の取り込み量増加に向けて、中空構造を有するナノ粒子の作製を行った。一般的に中空CMSは、シリカナノ粒子や界面活性剤ミセルなどのコア粒子を鋳型としてメソポーラスシリカを析出させることで作製されるが、鋳型除去に塩基処理や焼成など煩雑な過程が必要となる。本研究では、CMSに有機シロキサンを被覆し加熱するだけで、中空CMSが形成することを明らかにした。
一昨年度、FCC構造のコロイド結晶の粒子間隙に選択的に粒子を析出させることで、ABC2構造の新規構造を持つコロイド超格子結晶への作製に成功した。本手法は、研究課題の目的である多様な構造のコロイド超格子結晶を作る汎用的手法となる可能性がある。本年度は、超格子構造の多様化に向けてさらなる組成の展開を目指した。具体的には、金-シリカで構築されるコロイド超格子結晶の間隙にカーボンを詰めたのちに、シリカのみを選択的に除去することで、金-カーボンで構築される超格子結晶の作成に成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Transformation of Mesostructured Silica Nanoparticles into Colloidal Hollow Nanoparticles in the Presence of a Bridged-Organosiloxane Shell2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Eisuke、Uchida Saki、Shimojima Atsushi、Wada Hiroaki、Kuroda Kazuyuki
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 30 号: 2 ページ: 540-548

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.7b04860

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pore Clogging of Colloidal Mesoporous Silica Nanoparticles for Encapsulating Guest Species2017

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Yamamoto, Kouya Nagata, Kenta Onishi, Chihiro Urata, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, Shinji Takeoka, and Kazuyuki Kuroda
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 90 号: 6 ページ: 706-708

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170053

    • NAID

      130006770656

    • ISSN
      0009-2673, 1348-0634
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication of colloidal crystals composed of pore-expanded mesoporous silica nanoparticles prepared by a controlled growth method2017

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Yamamoto, Seiya Mori, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, Shinji Takeoka, and Kazuyuki Kuroda
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 号: 7 ページ: 2464-2470

    • DOI

      10.1039/c6nr07416b

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Colloidal Mesoporous Silica Nanoparticles2016

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Yamamoto and Kazuyuki Kuroda
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 89 号: 5 ページ: 501-539

    • DOI

      10.1246/bcsj.20150420

    • NAID

      130005150886

    • ISSN
      0009-2673, 1348-0634
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A multifunctional role of trialkylbenzenes for the preparation of aqueous colloidal mesostructured/mesoporous silica nanoparticles with controlled pore size, particle diameter, and morphology2015

    • 著者名/発表者名
      Hironori Yamada, Hiroto Ujiie, Chihiro Urata, Eisuke Yamamoto, Yusuke Yamauchi and Kazuyuki Kuroda
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 7 号: 46 ページ: 19557-19567

    • DOI

      10.1039/c5nr04465k

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effective Use of Alkoxysilanes with Different Hydrolysis Rates for Particle Size Control of Aqueous Colloidal Mesostructured and Mesoporous Silica Nanoparticles by the Seed-Growth Method 雑誌名2015

    • 著者名/発表者名
      Hironori Yamada,Chihiro Urata, Eisuke Yamamoto, Sayuri Higashitamori, Yusuke Yamauchi and Kazuyuki Kuroda
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 1 号: 3 ページ: 194-202

    • DOI

      10.1002/cnma.201500010

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 有機修飾型多孔質シリカナノ粒子の合成と応用2015

    • 著者名/発表者名
      山本瑛祐・下嶋敦・黒田一幸
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 66 ページ: 52-56

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] アミノプロピル基修飾メソポーラスシリカナノ粒子の分解挙動2018

    • 著者名/発表者名
      内田早紀, 嘉陽真弓, 山本瑛祐, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Highly Porous Gold Nanoparticle Crystals Interconnected with Carbon2018

    • 著者名/発表者名
      Lulu Cheng, Eisuke Yamamoto, Seiya Mori, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ternary Nanoparticle Crystals Consisting of Silica-Gold Nanoparticles Prepared by Post Reductive Formation of Gold2018

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Yamamoto, Seiya Mori, Yoshiyuki Kuroda, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, and Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      Joint Workshop on Solid State and Biological Chemistry between UCLA and Waseda University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective prepration of Janus-type colloidal mesoporous silica nanoparticles by using organoalkoxysilanes with aromatic groups2017

    • 著者名/発表者名
      Yukino Ishikawa, Eisuke Yamamoto, Atushi Shimojima, Hiroaki Wada, Kazuyuki
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会(2017)
    • 発表場所
      神奈川 慶応大学
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Multinary Nanoparticle Crystals Prepared by Site-selective Deposition of Gold Nanoparticles and Control of Their Crystal Structures2017

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Yamamoto, Seiya Mori, Yoshiyuki Kuroda, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, Kazuyuki
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会(2017)
    • 発表場所
      神奈川 慶応大学
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水熱処理による大細孔径メソポーラスシリカナノ粒子の細孔閉塞2017

    • 著者名/発表者名
      程 鹿々, 山本瑛祐, 森 聖矢, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第15回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水熱処理による大細孔径のクローズドポアを持つメソポーラスシリカナノ粒子の作製2017

    • 著者名/発表者名
      程 鹿々, 山本瑛祐, 森 聖矢, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族系置換基を有する有機シロキサンからなるヤヌス型メソポーラスシリカナノ粒子の作製2017

    • 著者名/発表者名
      石川ゆきの, 山本瑛祐, 和田宏明, 下嶋 敦, 黒田一幸
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 界面活性剤結晶を用いたリボン状メソポーラスシリカナノファイバーの合成及び形成メカニズムの調査2017

    • 著者名/発表者名
      小澤耕多, 津村卓也, 山本瑛祐, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ワンポットで作製可能な中空有機修飾シロキサンナノ粒子の細孔制御、ポスター2017

    • 著者名/発表者名
      内田早紀, 山本瑛祐, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シリカナノ粒子の有機シロキサン被覆による中空粒子の形成過程2017

    • 著者名/発表者名
      内田早紀, 山本瑛祐, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • 学会等名
      第33回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] コロイド状メソポーラスシリカナノ粒子の有機シロキサン修飾による単分散ヤヌス型ナノ粒子の作製2016

    • 著者名/発表者名
      石川ゆきの、山本瑛祐、廣岡奈緒子、和田宏明、下嶋 敦、黒田一幸
    • 学会等名
      第6回 CSJ化学フェスタ 2016
    • 発表場所
      東京 タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナノコロイド状中空有機修飾シロキサン粒子のワンポット作製2016

    • 著者名/発表者名
      内田早紀、山本瑛祐、永田皓也、下嶋敦、和田宏明、黒田一幸
    • 学会等名
      第6回 CSJ化学フェスタ 2016
    • 発表場所
      東京 タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 架橋型有機シロキサンの被覆によるコロイド状メソ構造体シリカナノ粒子の中空構造への自発的変換2016

    • 著者名/発表者名
      内田早紀、山本瑛祐、永田皓也、下嶋敦、和田宏明、黒田一幸
    • 学会等名
      日本ゾルゲル学会 第14回討論会
    • 発表場所
      東京 早稲田大学
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 有機シロキサンとメソポーラスシリカからなる 単分散ヤヌス型ナノ粒子の作製2016

    • 著者名/発表者名
      石川ゆきの、山本瑛祐、廣岡奈緒子、和田宏明、下嶋敦、黒田一幸
    • 学会等名
      日本ゾルゲル学会 第14回討論会
    • 発表場所
      東京 早稲田大学
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シリカコロイド結晶内での金ナノ粒子生成によるコロイド超格子結晶の作製2016

    • 著者名/発表者名
      森聖矢、山本瑛祐、黒田義之、下嶋敦、和田宏明、黒田一幸
    • 学会等名
      日本ゾルゲル学会 第14回討論会
    • 発表場所
      東京 早稲田大学
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Silica-Au Colloidal Superlattice Crystal by Forming Au Nanoparticles in Interstices of Silica Colloidal Crystals2016

    • 著者名/発表者名
      Seiya Mori, Eisuke Yamamoto, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada and Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会(2015)
    • 発表場所
      同志社大学 京都
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 無孔質シリカ骨格形成によるメソポーラスシリカナノ粒子のメソ孔の閉塞2016

    • 著者名/発表者名
      山本 瑛祐・永田 皓也・大西 健太・浦田 千尋・本間 光将・武岡 真司・和田 宏明・下嶋 敦・黒田 一幸
    • 学会等名
      ナノテクフォーラム
    • 発表場所
      早稲田大学 東京
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] シリカ溶解・再析出に基づくコロイド状中空有機シロキサン系ナノ粒子のワンポット合成2016

    • 著者名/発表者名
      内田 早紀・山本 瑛祐・永田 皓也・下嶋 敦・和田 宏明・黒田 一幸
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会2016年年会
    • 発表場所
      早稲田大学 東京
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] コロイド状メソポーラスシリカナノ粒子の有機シロキサンによる被覆制御2016

    • 著者名/発表者名
      石川 ゆきの ・廣岡 奈緒子・山本 瑛祐・下嶋 敦 ・和田 宏明 ・黒田 一幸
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会2016年年会
    • 発表場所
      早稲田大学 東京
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 表面に開口部を有するメソポーラスシリカナノファイバーの作製2016

    • 著者名/発表者名
      津村 卓也・小澤 耕多・大庭 悠輝・山本 瑛祐・下嶋 敦・和田 宏明・ 黒田 一幸
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会2016年年会
    • 発表場所
      早稲田大学 東京
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Monodisperse Colloidal Mesoporous Silica Particles with Expanded Pores and Fabrication of Colloidal Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      山本 瑛祐・森 聖矢・下嶋 敦・和田 弘明・黒田 一幸
    • 学会等名
      第5回CSJ化学フェスタ2015
    • 発表場所
      タワーホール船堀 東京
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] A Novel Solvent Exchange Method for Surface Modification of Colloidal Mesoporous Silica Nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Yamamoto, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada and Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      International Sol-Gel Conference 2015
    • 発表場所
      Hotel Granvia Kyoto 京都 日本
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of Monodisperse Colloidal Mesoporous Silica Particles with Expanded Pores and Fabrication of Colloidal Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Yamamoto, Seiya Mori, Hiroto Ujiie, Hironori Yamada, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada and Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      International Symposium on Zeolite and Microporous Crystals 2015
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター 北海道 日本
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Facile Preparative Route to Colloidal Mesoporous Silica Nanoparticles Dispersed in Various Organic Solvents and Their Surface Functionalization2015

    • 著者名/発表者名
      Eisuke Yamamoto, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada and Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      International Symposium on Zeolite and Microporous Crystals 2015
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター 北海道 日本
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 黒田・下嶋・和田研究室

    • URL

      http://www.waseda.jp/sem-kuroda_lab/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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