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ナノシート液晶を用いた角度依存がなく色可変な構造色材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K14095
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 無機工業材料
研究機関九州工業大学

研究代表者

中戸 晃之  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10237315)

研究協力者 毛利 恵美子  
藤森 伯人  
福元 崇之  
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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード無機ナノシート / コロイド / 液晶 / 構造色 / ニオブ酸 / リン酸アンチモン / 粘土 / 光ピンセット / ナノ材料 / ナノシート
研究成果の概要

無機層状結晶を剥離させたナノシートのコロイド液晶(無機ナノシート液晶)をベースに、色の角度依存性がなくかつ可逆的な色変化を示す構造色材料の開発を試みた。ニオブ酸やリン酸アンチモンから得られた無機ナノシート液晶は、濃度によって青から赤の構造色を示し、角度依存性もみられなかった。リン酸アンチモンナノシート液晶の構造色は、液晶に粘土ナノシートを加えることで変化した。リン酸アンチモンと粘土の濃度を変えることで、連続的な色変化を実現した。また、光ピンセットを備えた光学顕微鏡を用いることで、コロイド液晶中の個々の無機ナノシートの直接観察に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

無機ナノシートは、キャパシタ、トランジスタ、ELなど様々な材料への応用が期待されている。構造色材料も期待される応用の一つで、無機ナノシートをコロイド液晶として用いることで、角度依存性の解消や色可変性の付与といった特性をもつ新たな構造色材料の開発につながる。本研究は、そのような材料をめざす基礎研究であり、無機ナノシート液晶に角度依存性がなく色可変な構造色を発現させられることを明らかにした。また、研究の過程で開発した、コロイド中の無機ナノシートを光学顕微鏡で直接観察する技術は、今後、無機ナノシートに関するあらゆる研究で利用されるであろう重要な基盤技術である。

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

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 10件、 招待講演 9件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Microscope Observation of Morphology of Colloidally Dispersed Niobate Nanosheets Combined with Optical Trapping2019

    • 著者名/発表者名
      Nakato Teruyuki、Higashi Yuki、Ishitobi Wataru、Nagashita Takashi、Tominaga Makoto、Suzuki Yasutaka、Iwai Toshiaki、Kawamata Jun
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 号: 16 ページ: 5568-5573

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b00356

    • NAID

      120006976069

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced Electron Transfer in Semiconductor_Clay Binary Nanosheet Colloids Controlled by Clay Particles as a Turnout Switch2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, S. Terada, T. Ishiku, S. Abe, S. Kamimura, E. Mouri, T. Ohno
    • 雑誌名

      Appl. Catal. B

      巻: 241 ページ: 499-505

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2018.09.047

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 無機ナノシート液晶の光マニピュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之, 鈴木康孝, 毛利恵美子, 川俣純
    • 雑誌名

      ナノ学会会報

      巻: 17 ページ: 49-53

    • NAID

      40021871381

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrolyte-dependence of the macroscopic textures generated in the colloidal liquid crystals of niobate nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Jie Zhang, Keisuke Morisaka, Takuya Kumamoto, Emiko Mouri, Teruyuki Nakato
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 556 ページ: 106-112

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2018.08.016

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric Alignment of Liquid Crystalline Colloidal Nanosheets Prepared by Exfoliation of Layered Oxides2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato
    • 雑誌名

      Clay Science

      巻: 21 ページ: 13-20

    • NAID

      130006770102

    • 関連する報告書
      2016 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
  • [雑誌論文] Textural Diversity of Hierarchical Macroscopic Structures of Colloidal Liquid Crystalline Nanosheets Organized under Electric Fields2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, Y. Nono, E. Mouri
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A

      巻: 印刷中 ページ: 373-381

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2017.02.092

    • 関連する報告書
      2016 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
  • [雑誌論文] 無機ナノシートの液晶形成と機能2016

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 61 ページ: 821-826

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Electric and Optical Manipulation of Liquid Crystalline Colloidal Oxide Nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, M. Tominaga, T. Iwai, Y. Suzuki, J. Kawamata
    • 学会等名
      3rd International Conference on Applied Mineralogy & Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 無機ナノシート液晶からの外場による階層構造構築2018

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      日本液晶学会化学・材料/物理・物性/ソフトマターフォーラム合同講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Diverse Hierarchical Macroscopic Textures of Liquid Crystalline Inorganic Nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, Y. Nono, E. Mouri
    • 学会等名
      ZMPC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リン酸アンチモン-粘土2成分ナノシート液晶の構造色2018

    • 著者名/発表者名
      福元崇之・藤森伯人・毛利恵美子・中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会低次元系光機能材料研究会第8回サマーセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Manipulation and Assembly of Colloidal Liquid Crystalline Oxide Nanosheets with External Forces2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato
    • 学会等名
      5th International Conference on Nanomechanics and Nanocomposites
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 無機ナノシート液晶における外場による粒子操作2018

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      日本レオロジー学会第13回希薄溶液の流動学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hierarchical Organization of Inorganic Nanosheet Liquid Crystals: Internal Assembly and External Forces2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato
    • 学会等名
      The 3rd Taiwan-Japan Workshop on Nanospace Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ニオブ酸ナノシート-粘土ナノシート混合コロイド中で形成される相分離構造の観察2017

    • 著者名/発表者名
      寺田紳哉,山口渉吾,新立 盛生,毛利恵美子,宮元展義,中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートの基礎~その多様な側面~2017

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Flexible Assembly of Exfoliated Nanosheets of Layered Oxides at Macroscopic Scales by Electric Manipulation2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, Y. Nono, E. Mouri
    • 学会等名
      17th Int. Symp. on Intercalation Compounds
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase-separated Structures of Liquid Crystalline Binary Colloidal Oxide Nanosheets2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, A. Takahashi, S. Terada, S. Yamaguchi, E. Mouri, Y. Yamauchi, M. Shintate, N. Miyamoto
    • 学会等名
      16th Int. Clay Conf.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organization of Diverse Macroscopic Structures in Liquid Crystalline Colloids of Exfoliated Oxide Nanosheets2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, Y. Nono, E. Mouri
    • 学会等名
      2017 Int. Conf. on Nanospace Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanosheet Liquid Crystals: Structured Colloids Constructed by Inorganic 2D Particles2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato
    • 学会等名
      Symposium on Applied Engineering and Sciences (SAES2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of the Phase-separated Structure of Binary Nanosheet Colloids by Using Confocal Laser Scanning Microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      S. Terada, S. Yamaguchi, M. Shintate, E. Mouri, N. Miyamoto, T. Nakato
    • 学会等名
      The 11th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase-Separated Structure of Colloidal Liquid Crystalline Binary Inorganic Nanosheets2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato
    • 学会等名
      The 2nd Japan-Taiwan Joint Workshop on Nanospace Materials
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 共焦点顕微鏡を用いた二成分ナノシートコロイドの直接観察2016

    • 著者名/発表者名
      寺田紳哉,山口渉吾,新立盛生,毛利恵美子,宮元展義,中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会低次元系光機能材料研究会第5回サマーセミナー in 島根
    • 発表場所
      美保館
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートのコロイド液晶化2016

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      第2回Clayteamアカデミックシンポジウム
    • 発表場所
      東京工科大学八王子キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] Inorganic Nanosheets and Nanosheet-Based Materials2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, J. Kawamata, S. Takagi (eds)
    • 総ページ数
      542
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] CSJカレントレビュー25 二次元物質の科学(第13章)2017

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之, 宮元展義
    • 総ページ数
      208
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 機能性顔料の開発と応用(第26章)2016

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 総ページ数
      332
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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