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メゾスコピック粒子の3次元空間配置アクティブ制御と生体イメージングへの用途展開

研究課題

研究課題/領域番号 17H02744
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料工学
研究機関東北大学

研究代表者

長尾 大輔  東北大学, 工学研究科, 教授 (50374963)

研究分担者 梅津 光央  東北大学, 工学研究科, 教授 (70333846)
石井 治之  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授(テニュアトラック) (80565820)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワードナノ材料 / 中空粒子 / 集積体 / センシング / 異方性粒子
研究成果の概要

本研究は、生体内の特定部位をイメージングするためのナノ材料を開発することを目的として実施された。イメージング用ナノ材料としては、粒径均一性の高い粒子を配列させたコロイド結晶とし、同結晶の構成要素となる粒子を検討した。その構成粒子として、中空部に金属ナノ粒子を内包した粒子(Yolk/Shell型粒子)を合成し、その粒子の分散および集積状態における諸特性を調べた。その結果、Yolk/Shell型のコロイド結晶であれば、シェル接触によるYolk/Shell型粒子集積(凝集)状態でも内包した金属ナノ粒子由来の光学特性およびラマン分光特性が得られることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属ナノ粒子は、比表面積が大きく容易に凝集するため、金属ナノ粒子本来の特性を機能性材料として活かせない問題があった。本研究では粒子集積させた状態でその本来の特性を材料の機能として活かせる構造としてYolk/Shell型コロイド結晶に着目した。本構造を利用すれば、集積状態でも本来の特性を大きく損なうなく、粒子高密度化によるラマンシグナル等の増強効果が期待できることを示した点に学術的な意義がある。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Compartmentalization of gold nanoparticle clusters in hollow silica spheres and their assembly induced by an external electric field2020

    • 著者名/発表者名
      Kanako Watanabe, Tom A. J. Welling, Sina Sadighikia, Haruyuki Ishii, Arnout Imhof, Marijn A. van Huis, Alfons van Blaaderen, Daisuke Nagao
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 566(15) ページ: 202-210

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2020.01.094

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional periodic structures of gold nanoclusters in the interstices of sub-100 nm polymer particles toward surface-enhanced Raman scattering2019

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Yahata, Haruyuki Ishii, Kosuke Nakamura, Kanako Watanabe, Daisuke Nagao
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 30(12) 号: 12 ページ: 2957-2963

    • DOI

      10.1016/j.apt.2019.09.003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization on magnetophoretic velocity of the cluster of submicron-sized composite particles applicable to magnetic separation and purification2019

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Kohama, Chika Suwabe, Haruyuki Ishii, Kumiko Hayashi, Daisuke Nagao
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 568 ページ: 141-146

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2019.02.011

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasmonic properties of gold nanoparticle clusters formed via applying AC electric field2018

    • 著者名/発表者名
      Kanako Watanabe, Eri Tanaka, Haruyuki Ishii and Daisuke Nagao
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 印刷中 号: 17 ページ: 3372-3377

    • DOI

      10.1039/c8sm00097b

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uniform formation of mesoporous silica shell on micron-sized cores in the presence of hydrocarbon used as a swelling agent2018

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Ishii, Mitsunobu Nara, Yuri Hashimoto, Arata Kanno, Shunho Ishikawa, Daisuke Nagao, Mikio Konno
    • 雑誌名

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      巻: 85 号: 3 ページ: 539-545

    • DOI

      10.1007/s10971-018-4589-y

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞内観察へ向けた蛍光磁性複合粒子の分散・凝集制御2020

    • 著者名/発表者名
      亀田涼太、新井しおり、渡部花奈子、林久美子、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 金コア-シリカシェル粒子の単分散な球状集積体作製プロセスの検討2020

    • 著者名/発表者名
      持明佳祐、渡部花奈子、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光シリカナノ粒子を利用したフレキシブルな蛍光ナノコンポジット膜の作製2020

    • 著者名/発表者名
      末田良樹、佐藤昌紀、渡部花奈子、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子が3次元に非最密集積した構造体の作製2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川将史、渡部花奈子、長尾大輔
    • 学会等名
      マテリアル・ファブリケーション・デザインセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effect of silica encapsulation on plasmon characteristics of gold nanotriangle2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nakamura, K. Watanabe, D. Nagao
    • 学会等名
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金ナノトライアングルのシリカ被覆プロセスとプラズモン特性に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      中村幸佑、黒田昂太郎、渡部花奈子、長尾大輔
    • 学会等名
      第21回先端研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シリカカプセル化金ナノトライアングルの作製とそのプラズモン特性2019

    • 著者名/発表者名
      中村幸佑、黒田昂太郎、渡部花奈子、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第84年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 単分散な微粒子を集めて作れる新材料2019

    • 著者名/発表者名
      長尾大輔
    • 学会等名
      マテリアル・ファブリケーション・デザインセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光シリカ粒子を充填したフレキシブル蛍光ナノコンポジット膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      前田悠希、金澤惇、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      第21回化学工学会学生発表会【東京大会】
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 触媒担体粒子に向けた単分散磁性複合粒子の特性に及ぼす粒径の影響2018

    • 著者名/発表者名
      小濵奈月、石井治之、今野幹男、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 金-ポリマー二成分ナノ粒子配列体によるプラズモン特性の制御2018

    • 著者名/発表者名
      八幡あゆみ、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of fluorescently-labelled magnetic composite particles using double electrostatic heterocoagulation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Arai, N. Kohama, H. Ishii, D. Nagao
    • 学会等名
      32nd Conference of the European Colloid and Interface Society (ECIS)2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヘテロ凝集法を用いた蛍光磁性複合粒子の合成2018

    • 著者名/発表者名
      新井しおり、小濵奈月、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      第20回先端研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of magnetic composite particles toward precise separation of target biomolecules2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kohama, K. Watanabe, H. Ishii, M. Konno, D. Nagao
    • 学会等名
      16th Conference of the International Association of Colloid and Interface Scientists
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Ordered Structure Incorporating Gold Nanoparticles for Highly Sensitive Detection of Chemical Components2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yahata, H. Ishii, D. Nagao
    • 学会等名
      The 6th Asian Symposium on Emulsion Polymerization and Functional Polymeric Microspheres
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微量化学成分検出に向けた金ナノ粒子内包周期構造体の作製2017

    • 著者名/発表者名
      八幡あゆみ、石井治之、長尾大輔
    • 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] 高感度分子センサーへの応用に向けた金ナノ粒子集積システムの提案2017

    • 著者名/発表者名
      渡部花奈子、石井治之、長尾大輔
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A new method for controlling the clustering of nanoparticles in their assembly2017

    • 著者名/発表者名
      K. Watanabe, H. Ishii, D. Nagao
    • 学会等名
      UK Colloids 2017 : An International Colloids and Interface Science Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 高分子微粒子ハンドブック「Yolk/Shell 構造粒子」2017

    • 著者名/発表者名
      渡部花奈子、 長尾大輔
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      株式会社シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 長尾研究室HP

    • URL

      https://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科 化学工学専攻 長尾研究室HP

    • URL

      https://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科 化学工学専攻 長尾研究室HP

    • URL

      http://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-12-25  

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