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ナノスケール熱制御に向けたナノ粒子超格子構造のプログラマブル融合化

研究課題

研究課題/領域番号 16K13614
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 ナノ構造物理
研究機関名古屋大学

研究代表者

田川 美穂  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (40512330)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードDNA / ナノ粒子 / コロイド結晶成長 / X線小角散乱 / 機能性ナノ材料 / ナノ多結晶体 / 超格子構造 / ナノ構造物性 / フォノニック結晶 / ナノスケール熱制御 / ナノ粒子超格子構造 / DNA
研究成果の概要

DNA修飾ナノ粒子超格子の単結晶を、レジンなどの固定法を用いずに、結晶の平衡系であるウルフ多面体形状を保ったまま直接乾燥により構造安定化することに成功した。
DNA修飾ナノ粒子超格子の水和状態におけるナノ粒子の体積率を変化させることで、直接乾燥後も構造を維持できる条件を検討した。その結果、水和状態においてナノ粒子体積率が高いときに、直接乾燥後も構造を維持しやすいことを発見した。更に、電子線照射により、超格子中のナノ粒子の表面のみが融解し、隣接粒子と融合することを発見した。本手法は、フォノニック結晶の前駆体作製法として有効であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

デバイスの小型化や情報処理量の増加に伴い、ナノスケールの熱制御が必要不可欠となってきている。トップダウン的方法により金属ナノ粒子の積層構造を作製し、バルクの熱伝導率と比較してナノ構造化による熱伝導率変化を測定する研究は行われていた。しかし、トップダウン的方法でナノ構造を精密に制御するのは難しく、正確な熱伝導率測定も困難であった。本手法で金属ナノ構造を高精度に制御できるため、今後ナノ構造と熱輸送(フォノン輸送)の関係解明に貢献すると期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 2件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Structure control of nanoparticle superstructures with DNA nanostructure2018

    • 著者名/発表者名
      Tagawa Miho, Isogai Takumi, Sumi Hayato, Kojima Shoko
    • 雑誌名

      Impact

      巻: 3 ページ: 72-73

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase transition process in DDAB supported lipid bilayer2017

    • 著者名/発表者名
      Takumi Isogai, Sakiko Nakada, Naoya Yoshida, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 印刷中 ページ: 88-92

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.09.063

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] DNA-guided crystallization of nanoparticles: optimization of crystallization conditions and structure analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Miho Tagawa, Shoko Kojima, Hayato Sumi, Arisa Nishibu, Takumi Isogai, Maasa Yokomori, Shunta Harada, Toru Ujihara
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The optimum design of DNA-guided nanoparticle superlattices for direct dehydration2019

    • 著者名/発表者名
      Hayato Sumi, Takumi Isogai, Shoko Kojima, Noboru Ohta, Hiroshi Sekiguchi, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-19)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DNA-controlled assembly of 2D nanoparticle lattices on lipid bilayers2018

    • 著者名/発表者名
      T. Isogai, H. Sumi, R. Tero, S. Harada, T. Ujihara, M. Tagawa
    • 学会等名
      17th International Conference on Organized Molecular Films(ICOMF17)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural change and stability analysis of DNA-guided nanoparticle fcc superlattice by dehydration2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sumi, T. Isogai, S. Kojima, N. Ohta, H. Sekiguchi, S. Harada, T. Ujihara, M. Tagawa
    • 学会等名
      International Symposium & School on Crystal Growth Fundamentals (ISSCGF)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dehydration stability analysis of DNA-guided nanoparticle superlattices2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sumi, T. Isogai, S. Kojima, S. Harada, T. Ujihara, M. Tagawa
    • 学会等名
      2018 MRS fall meeting (MATERIALS RESEARCH SOSIETY)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カチオンによるDNA修飾ナノ粒子の配列制御2018

    • 著者名/発表者名
      磯貝卓巳, 鷲見隼人, 小島憧子, 太田昇, 関口博史, 原田俊太, 宇治原徹, 田川美穂
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 枯渇効果を利用したDNA修飾ナノ粒子結晶のサイズ向上2018

    • 著者名/発表者名
      小島憧子, 鷲見隼人, 磯貝卓巳, 太田昇, 関口博史, 原田俊太, 宇治原徹, 田川美穂
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DNA修飾ナノ粒子を用いたコロイド単結晶の脱水に伴う構造変化と安定性の解析2018

    • 著者名/発表者名
      鷲見隼人, 磯貝卓巳, 小島憧子, 太田昇, 関口博史, 原田俊太, 宇治原徹, 田川美穂
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DNA修飾ナノ粒子の結晶化における溶媒組成の結晶構造への影響2018

    • 著者名/発表者名
      磯貝卓巳, 鷲見隼人, 小島憧子, 太田昇, 関口博史, 原田俊太, 宇治原徹, 田川美穂
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DNA修飾ナノ粒子超格子を前駆体としたウルフ多面体型コロイド結晶の形成2017

    • 著者名/発表者名
      鷲見 隼人, 磯貝 卓巳, 吉田 直矢, 原田 俊太, 宇治原 徹, 田川 美穂
    • 学会等名
      2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Two-dimensional assembly of DNA-functionalized gold nanoparticles on lipid bilayer2017

    • 著者名/発表者名
      T. Isogai, H. Sumi, R. Tero, S. Harada, T. Ujihara, M. Tagawa
    • 学会等名
      The first International Workshop by the 174th Committee JSPS “Symbiosis of Biology and Nanodevices”
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 教員詳細

    • URL

      http://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/view/html/100006436_ja.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 名古屋大学未来材料・システム研究所未来エレクトロニクス集積研究センター未来デバイス部表面・界面

    • URL

      https://ujihara.material.nagoya-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 超格子構造体、および製造方法2017

    • 発明者名
      鷲見隼人、田川美穂、宇治原徹
    • 権利者名
      名古屋大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-03-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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