動的ナノ粒子の概念の確立

• 研究課題/領域番号: 18H01828
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分28030:ナノ材料科学関連
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 中西 英行 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (20619655)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2018年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
• キーワード: 不均一触媒 / 酸化還元反応 / 触媒 / 伸縮性導体 / 電極触媒 / 双晶 / 積層欠陥 / オストワルド熟成 / 配位子交換反応 / 電子移動 / Langmuir isotherm / Sips isotherm / 平衡被覆率 / 塑性変形

研究成果の概要

本研究では、室温で融解する金属ナノ粒子を制御する条件を調べ、それらの金属ナノ粒子を用いて、高分子・繊維材料に金属を組み込む方法を多角的に検討した。試行錯誤による条件の特定によって、金属ナノ粒子を安定な状態から不安定な状態に転換させることが可能となり、幅広い材料に電気伝導性や触媒活性を付与することができた。特に、最終的に生成する金属の構造によって、触媒活性は大きく変化し、条件の調整によっては、触媒活性の高い構造体が発現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高分子・繊維材料と金属材料は、私たちの身の回りにあふれ、現代の豊かな社会を支えている基本的な材料であり、それぞれ、独自の有益な性質を持つ。しかし、これらの材料の加工法は、全く異なっており、高分子・繊維材料と金属材料を融合させることは容易ではない。本研究では、金属ナノ粒子を用いて、幅広い高分子・繊維材料を導体や触媒に変える方法を提案しており、室温近傍で簡単に材料加工が可能なことは、大きな利点と考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] BUTE(ハンガリー)
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [国際共同研究] Eotvos Lorand University/Szent Istvan University(ハンガリー)
• [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)
• [国際共同研究] Erasmus MC Rotterdam(オランダ)
• [国際共同研究] Mahidol University(タイ)
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [国際共同研究] Hungarian Academy of Sciences/BUTE(ハンガリー)
• [雑誌論文] Particle Size Distribution Analysis of Oil-in-Water Emulsion using Static and Dynamic Ultrasound Scattering Techniques (2020)
  • 著者名/発表者名: Ting Dong, Tomohisa Norisuye, Hideyuki Nakanishi, Qui Tran-Cong-Miyata
  • 雑誌名: Ultrasonics 巻: 107 ページ: 106117-106117
  • DOI: 10.1016/j.ultras.2020.106117
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Relationship between Static Charge and Shape (2020)
  • 著者名/発表者名: Pandey Rakesh K.、Ao Chi Kit、Lim Weichun、Sun Yajuan、Di Xin、Nakanishi Hideyuki、Soh Siowling
  • 雑誌名: ACS Central Science 巻: 6 号: 5 ページ: 704-714
  • DOI: 10.1021/acscentsci.9b01108
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nanocrystals Assembled by the Chemical Reaction of the Dispersion Solvent (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Hideyuki、Kawabata Yuto、Tsujiai Shogo、Tanaka Hayato、Teraji Satoshi、Hollo Gabor、Lagzi Istvan、Norisuye Tomohisa、Tran‐Cong‐Miyata Qui
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 59 号: 31 ページ: 13086-13092
  • DOI: 10.1002/anie.202005827
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Selective Reduction Sites on Commercial Graphite Foil for Building Multimetallic Nano‐Assemblies for Energy Conversion (2020)
  • 著者名/発表者名: Pandey Rakesh K.、Teraji Satoshi、Soh Siowling、Nakanishi Hideyuki
  • 雑誌名: ChemistrySelect 巻: 5 号: 42 ページ: 13269-13277
  • DOI: 10.1002/slct.202003185
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ultrasound attenuation and phase velocity of moderately concentrated silica suspensions (2019)
  • 著者名/発表者名: Mori, H., Norisuye, T., Nakanishi, H., Tran-Cong-Miyata, Q.
  • 雑誌名: Ultrasonics 巻: 93 ページ: 63-70
  • DOI: 10.1016/j.ultras.2018.10.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structures and dynamics of carbon-black in suspension probed by static and dynamic ultrasound scattering techniques (2019)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, M., Norisuye, T., Nakanishi, H., Tran-Cong-Miyata, Q.
  • 雑誌名: Ultrasonics 巻: 94 ページ: 192-201
  • DOI: 10.1016/j.ultras.2018.09.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modelling the neuropathology of lysosomal storage disorders through disease-specific human induced pluripotent stem cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kobolak, J., Molnar, K., Varga, E., Bock, I., Jezso, B., Teglasi, A., Zhou, S., Lo Giudice, M., Hoogeveen-Westerveld, M., Pijnappel, W.P., Phanthong, P., Varga, N., Kitiyanant, N., Freude, K., Nakanishi, H., Laszlo, L., Hyttel, P., Dinnyes, A.
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 380 号: 2 ページ: 216-233
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2019.04.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Eco-Friendly, Direct Deposition of Metal Nanoparticles on Graphite for Electrochemical Energy Conversion and Storage (2019)
  • 著者名/発表者名: Pandey, R.K., Chen, L., Teraji, S., Nakanishi, H., Soh, S.
  • 雑誌名: ACS Applied Materials and Interfaces 巻: 11 号: 40 ページ: 36525-36534
  • DOI: 10.1021/acsami.9b09273
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous measurements of ultrasound attenuation, phase velocity, thickness, and density spectra of polymeric sheets (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, K., Norisuye, T., Nakanishi, H., Tran-Cong-Miyata, Q.
  • 雑誌名: Ultrasonics 巻: 99 ページ: 105974-105974
  • DOI: 10.1016/j.ultras.2019.105974
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphite-Aligned Ni/Ni(OH)2 Nanowire-Based Aqueous Asymmetric Supercapacitors Exhibiting Excellent Cycle Stability, High Rate Performance, and Wide Operation Voltage (2019)
  • 著者名/発表者名: Pandey, R.K., Totake, Y., Soh, S., Nakanishi, H.
  • 雑誌名: ChemistrySelect 巻: 4 号: 46 ページ: 13543-13550
  • DOI: 10.1002/slct.201903707
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Correlating material transfer and charge transfer in contact electrification (2018)
  • 著者名/発表者名: Pandey, R. K., Kakehashi, H., Nakanishi, H. & Soh, S.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 122 号: 28 ページ: 16154-16160
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b04357
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Interaction of positively charged gold nanoparticles with cancer cells monitored by in situ label-free optical biosensor and transmission electron microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Peter, B., Lagzi, I., Teraji, S., Nakanishi, H., Cervenak, L., Zambo, D., Deak, A., Molnar, K., Truszka, M., Szekacs, I. & Horvath, R.
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 10 号: 32 ページ: 26841-26850
  • DOI: 10.1021/acsami.8b01546
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Existence of a precipitation threshold in the electrostatic precipitation of oppositely charged nanoparticles (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, H., Deak, A., Hollo, G. & Lagzi, I.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 57 ページ: 16062-16066
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of nanowire length on charge transport in vertically aligned gold nanowire array electrodes (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, H., Kikuta, I., Teraji, S., Norisuye, T. & Tran-Cong-Miyata, Q.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 34 号: 51 ページ: 15674-15680
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b03089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible and continuously tunable control of charge of close surfaces. (2017)
  • 著者名/発表者名: Pandey, R. K., Sun, Y., Nakanishi, H. & Soh, S.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 8 号: 24 ページ: 6142-6147
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b02763
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] パラジウム多孔体の作製とその表面構造 (2021)
  • 著者名/発表者名: 寺地智司、中西英行、則末智久、宮田貴章
  • 学会等名: 日本化学会第１０１春季年会
• [学会発表] 材料科学の最前線 ―流れる金属― (2019)
  • 著者名/発表者名: 中西英行
  • 学会等名: 京都工芸繊維大学 機器分析センター 市民講座・先端技術講座
• [学会発表] 室温で液体のように流動する金属原子 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中西英行
  • 学会等名: 第68回高分子討論会
• [学会発表] 室温で液体のように溶ける金属 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中西英行
  • 学会等名: 新技術説明会
• [学会発表] ナノポーラスパラジウムの作製と電極触媒としての性質 (2019)
  • 著者名/発表者名: 寺地智司、中西英行、則末智久、宮田貴章
  • 学会等名: 第68回高分子学会年次大会
• [学会発表] 超音波散乱法によるポリジメチルシロキサン（PDMS）微粒子懸濁液および粒子含有PDMSシートの粘弾性解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 辻和人、則末智久、中西英行、宮田貴章
  • 学会等名: 第68回高分子学会年次大会
• [学会発表] 電気泳動動的超音波散乱法による濃厚懸濁液中における微粒子の表面特性解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 白子貴浩、梶修蔵、則末智久、中西英行、宮田貴章
  • 学会等名: 第68回高分子学会年次大会
• [学会発表] 一直線上に組織化させた銀ナノワイヤーの集合構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中敬人、辻合笙悟、川端友人、中西英行、宮田貴章
  • 学会等名: 第68回高分子学会年次大会
• [学会発表] 超音波散乱法によるPickeringエマルションおよびコロイドソームの構造解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 廣本眞結、金森千聡、中西英行、則末智久、宮田貴章
  • 学会等名: 第68回高分子学会年次大会
• [学会発表] 階層的な細孔構造を有するパラジウム多孔体の電極触媒特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺地智司・中西英行・則末智久・宮田貴章
  • 学会等名: 第67回高分子学会年次大会
• [学会発表] 流体を通すパラジウム触媒膜 (2018)
  • 著者名/発表者名: 荒木俊哉・中西英行・則末智久・宮田貴章
  • 学会等名: 第67回高分子学会年次大会
• [学会発表] ナノ粒子から成長したパラジウム電極触媒 (2018)
  • 著者名/発表者名: 南洋樹・中西英行・則末智久・宮田貴章
  • 学会等名: 第67回高分子学会年次大会
• [学会発表] 室温で液体のように流動する金属ナノ粒子 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中西英行・則末智久・宮田貴章
  • 学会等名: 第2回NEXT高分子（関西）交流会第3回企画会議
  • 招待講演
• [図書] 金属ナノ粒子の開発とフレキシブルペーパー電池への応用 （金属ナノ粒子の合成／構造制御とペースト化および最新応用展開） (2020)
  • 著者名/発表者名: 中西英行
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: R&D Support Center
• [産業財産権] 金属ナノ粒子およびその製造方法 (2019)
  • 発明者名: 中西英行
  • 権利者名: 中西英行
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-204834
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] 金属ナノ粒子を液状化する方法 (2018)
  • 発明者名: 中西英行
  • 権利者名: 京都工芸繊維大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-089380
  • 出願年月日: 2018