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異方的な静電反発力を内包した、巨大単結晶のようなソフトマテリアル

研究課題

研究課題/領域番号 16J08492
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 機能物性化学
研究機関東京大学

研究代表者

佐野 航季  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードゲル / 複合材料 / 静電反発力 / ナノシート / 磁場配向 / 異方性 / 構造色 / 液晶 / 非平衡 / 時空間パターン / ハイドロゲル
研究実績の概要

本研究は、負に帯電した無機ナノシート間に働く静電反発力を利用することによって、高度に制御された階層的異方構造からなる巨大単結晶のようなソフトマテリアルを設計するとともに、その異方的な静電反発力に起因する破格の物性・機能の開拓を目指す。最終年目である当該年度は主に、前年度までに得られた世界最大の力学的異方性を有するハイドロゲルの基礎科学的理解を深めるとともに、力学的・光学的機能への応用探索を行った。
まず、小角X線散乱測定や共焦点レーザー顕微鏡を用いることで、得られたハイドロゲルの三次元構造解析を行い、内部構造を明らかにした。これによって得られた内部構造情報とハイドロゲルの力学的異方性の関係について詳細に検討した。次に、力学的異方性が異なる種々のハイドロゲルを利用することによって、力学的異方性がどのように免震性能に影響を及ぼしているかについて精査した。本研究で得られた知見は、より高性能な免震材料を作製するための合理的な設計指針となりえる。さらに、得られたハイドロゲルはその内部に、無機ナノシートが超長距離かつ一定間隔で配列したフォトニック構造を有することから、動的フォトニック機能への展開も行なった。このフォトニックゲルに機械的刺激を与えて圧縮・解放したところ、ナノシート間の距離が大きく変わる結果、それに伴って構造色も赤色から青色に渡って可逆的に変化することが明らかになった。このような動的フォトニックゲルはセンサーや反射型フルカラーディスプレイなどへの応用に繋がると期待される。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Extra-Large Mechanical Anisotropy of a Hydrogel with Maximized Electrostatic Repulsion between Cofacially Aligned 2D Electrolytes2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sano, Y. Onuma-Arazoe, Y. Ishida, Y. Ebina, M. Osada, T. Sasaki, T. Hikima, T. Aida
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 57 号: 38 ページ: 12508-12513

    • DOI

      10.1002/anie.201807240

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous Direct Band Gap, High Hole Mobility, and Huge Exciton Energy in Atomic-Thin TiO2 Nanosheet2018

    • 著者名/発表者名
      Wei Zhou, Naoto Umezawa, Renzhi Ma, Nobuyuki Sakai, Yasuo Ebina, Koki Sano, Mingjie Liu, Yasuhiro Ishida, Takuzo Aida, Takayoshi Sasaki
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 30 号: 18 ページ: 6449-6457

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.8b02792

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of Anisotropic Hydrogels and Their Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano, Yasuhiro Ishida, Takuzo Aida
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie, International Edition

      巻: 57 号: 10 ページ: 2532-2543

    • DOI

      10.1002/anie.201708196

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 無機ナノシートからなる動的フォトニック結晶とその時空間に渡る配向波2018

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 雑誌名

      Colloid & Interface Communication

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 環境の変化によって自在に色を変える水 ー99%以上が水からなる動的フォトニック構造体ー2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 石田 康博, 相田 卓三
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 37 ページ: 53-59

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Photonic water dynamically responsive to external stimuli2016

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano, Youn Soo Kim, Yasuhiro Ishida, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Takaaki Hikima and Takuzo Aida
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 12559-12559

    • DOI

      10.1038/ncomms12559

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 異方性ナノコロイドの時空間集合構造制御2019

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 石田 康博, 相田 卓三
    • 学会等名
      関東高分子若手研究会 2018年度 学生発表会・交流会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of a dynamic photonic crystal based on inorganic nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano
    • 学会等名
      The Takeda Young Entrepreneurship Award Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic photonic crystals with an ultralarge periodicity of inorganic nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano, Yasuhiro Ishida, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Takuzo Aida
    • 学会等名
      CEMS International Symposium on Supramolecular Chemistry and Functional Materials 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anisotropic soft materials based on the electrostatic repulsion between charged nanosheets (1): Dynamic photonic structure and its spatiotemporal pattern formation2017

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Yasuhiro Ishida and Takuzo Aida
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Anisotropic soft materials based on the electrostatic repulsion between charged nanosheets (2): Hydrogel with extralarge mechanical anisotropy2017

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Yasuhiro Ishida and Takuzo Aida
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] An hydrogel with ultralarge mechanical anisotropy2017

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Yasuhiro Ishida and Takuzo Aida
    • 学会等名
      The 11th International Gel Symposium
    • 発表場所
      日本大学(千葉県習志野市)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 巨大な力学的異方性を有するハイドロゲル2017

    • 著者名/発表者名
      佐野航季, 海老名保男, 佐々木高義, 石田康博, 相田卓三
    • 学会等名
      第28回高分子ゲル研究討論会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2017-01-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシート間に働く静電反発力を利用した生体模倣ソフトマテリアル2017

    • 著者名/発表者名
      佐野航季, 石田康博, 相田卓三
    • 学会等名
      液晶学会ソフトマターフォーラム第16回講演会
    • 発表場所
      東陽テクニカ本社(東京都中央区)
    • 年月日
      2017-01-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 殆どが水よりなる動的フォトニック結晶の開発と応用2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      理研シンポジウム 第5回「光量子工学研究」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photonic water dynamically responsive to external stimuli2017

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano
    • 学会等名
      The 8th Reaxys PhD Prize Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 静電反発力を内包する異方性ハイドロゲル2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 海老名 保男, 佐々木 高義, 石田 康博, 相田 卓三
    • 学会等名
      第3回ImPACT若手研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 巨大な静電反発力を用いた力学的異方性ゲル2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 海老名 保男, 佐々木 高義, 石田 康博, 相田 卓三
    • 学会等名
      分子学会ゲルワークショップ in 松山
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 巨大な静電反発力を内包する力学的異方性ハイドロゲル2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 海老名 保男, 佐々木 高義, 石田 康博, 相田 卓三
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートの超巨大周期構造とその時空間パターン形成2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 海老名 保男, 佐々木 高義, 石田 康博, 相田 卓三
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 静電反発力を利用した超巨大周期構造からなる動的フォトニック構造体2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 海老名 保男, 佐々木 高義, 石田 康博, 相田 卓三
    • 学会等名
      2017年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシート間に働く巨大な静電反発力を内容した異方性ハイドロゲル2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 海老名 保男, 佐々木 高義, 石田 康博, 相田 卓三
    • 学会等名
      第68回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートからなる動的フォトニック構造体とその時空間パターン形成2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季, 海老名 保男, 佐々木 高義, 石田 康博, 相田 卓三
    • 学会等名
      第68回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ultralarge mechanical anisotropy of a hydrogel with magnetically aligned nanosheets2016

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Yasuhiro Ishida and Takuzo Aida
    • 学会等名
      The 11th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-12-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フォトニックウォーター:99%以上が水からなる動的フォトニック構造体2016

    • 著者名/発表者名
      佐野航季, 金娟秀, 海老名保男, 佐々木高義, 石田康博, 相田卓三
    • 学会等名
      第6回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photonic water: Fluidic photonic crystal with an extralarge periodicity2016

    • 著者名/発表者名
      Koki Sano, Youn Soo Kim, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Yasuhiro Ishida and Takuzo Aida
    • 学会等名
      The 8th Japanese-Italian Liquid Crystal Workshop
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-07-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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