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引力系コロイドの原子系結晶モデルとしての有効性の検証

研究課題

研究課題/領域番号 18K05063
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関名古屋市立大学

研究代表者

豊玉 彰子  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 講師 (50453072)

研究分担者 奥薗 透  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 准教授 (10314725)
山中 淳平  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 教授 (80220424)
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 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードコロイド / 微粒子 / コロイド結晶 / 結晶成長 / 粒子間相互作用 / ソフトマター / ポリスチレン粒子 / 相互作用
研究成果の概要

コロイド系は、これまで原子系の結晶化モデルとして広く研究されてきた。しかし、コロイドでモデル化できる普遍的な現象と、原子系には見られないコロイド系に特有な現象の区別が、必ずしも明確でない場合もある。今回我々は、コロイド粒子間に引力が働く”引力系コロイド”を利用して検討を行った。
枯渇引力コロイド系では、結晶構造の内外において、depletantの存在の有無によりその相互作用は全く逆になることが明らかになった。また、その結晶化に対する粒径の影響を検討した結晶の形状は、粒子間ポテンシャルから導かれた、ステップエネルギー密度により説明できると思われる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

コロイド系は、これまで原子系の結晶化モデルとして広く研究されてきた。しかし、コロイドでモデル化できる普遍的な現象と、原子系には見られないコロイド系に特有な現象の区別が、必ずしも明確でない場合もある。本研究の目的は、コロイド系の様々な現象を原子系の結晶成長理論を用いて解析し、枯渇引力コロイド系のモデルとしての妥当性を検証することである。
コロイド系を用いて原子系では観察困難な”モノマー(粒子)単位”での結晶成長を、会合体形成の初期段階から結晶のマクロ形態まで連続して観察して、コロイド特有の現象を明らかにした。本研究の成果は、コロイド 科学、結晶成長の分野に寄与できると考える。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] 3次元および2次元コロイド結晶の構築2021

    • 著者名/発表者名
      J.Yamanaka, H. Miki, M. Fujita, Y. Aoyama, A. Toyotama, T. Okuzono, S. Takeda
    • 雑誌名

      粉体工学会誌

      巻: 58 号: 4 ページ: 193-198

    • DOI

      10.4164/sptj.58.193

    • NAID

      130008041589

    • ISSN
      0386-6157, 1883-7239
    • 年月日
      2021-04-10
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Solution Flow on the Growth of Colloidal Crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Nozawa Jun、Uda Satoshi、Guo Suxia、Toyotama Akiko、Yamanaka Junpei、Niinomi Hiromasa、Okada Junpei
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 16 ページ: 4324-4331

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00335

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Assembled Structures of Colloids.2020

    • 著者名/発表者名
      (2)J. Yamanaka, T. Okuzono, A. Toyotama
    • 雑誌名

      Acc. Mater. Surf. Res.

      巻: 5 ページ: 90-97

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Growth and One-Dimensional Heteroepitaxy of Binary Colloidal Crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Jun Nozawa, Satoshi Uda, Akiko Toyotama, Junpei Yamanaka, Hiromasa Niinomi, Junpei Okada
    • 雑誌名

      Crystal Growth and Design

      巻: in press 号: 5 ページ: 3247-3256

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.0c00078

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] コロイド結晶の構造制御と新規波長選択光学材料の創製2020

    • 著者名/発表者名
      豊玉彰子
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 71 ページ: 155-155

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] コロイド系の溶液成長と不純物排除2020

    • 著者名/発表者名
      豊玉彰子
    • 雑誌名

      結晶成長学会誌

      巻: 47 ページ: 1-4

    • NAID

      130007841624

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Substrate on Nucleation Rate of Two-Dimensional Colloidal Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Suxia Guo, Jun Nozawa, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara, Akiko Toyotama, Junpei Yamanaka, Hiromasa Niinomi, Junpei Okada, Satoshi Uda
    • 雑誌名

      Crystal Growth and Design

      巻: 19(6) 号: 6 ページ: 3215-3221

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00069

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of diffusiophoresis with chemical reaction on a colloidal particle2019

    • 著者名/発表者名
      Seki Tomotaka、Okuzono Tohru、Toyotama Akiko、Yamanaka Junpei
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 99 号: 1 ページ: 012608-012608

    • DOI

      10.1103/physreve.99.012608

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kink Distance and Binding Energy of Colloidal Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Nozawa, Satoshi Uda, Suxia Guo, Akiko Toyotama, Junpei Yamanaka, Naoki Ihara, and Junpei Okada
    • 雑誌名

      Crystal Growth and Design

      巻: 18(10) 号: 10 ページ: 6078-6083

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.8b00942

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Step Kinetics Dependent on the Kink Generation Mechanism in Colloidal Crystal Growth2018

    • 著者名/発表者名
      Nozawa Jun、Uda Satoshi、Guo Suxia、Toyotama Akiko、Yamanaka Junpei、Okada Junpei、Koizumi Haruhiko
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 18 号: 5 ページ: 2948-2955

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.8b00063

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization of Charged Colloids under Microgravity during Aircraft Parabolic Flights2018

    • 著者名/発表者名
      Y. TOMITA, T. SEKI, N. FUKAYA, S. NISHIKAWA, N. SATO, M. IMAI, M. SUKO, M. TAKAKI, Y. AOYAMA, A. TOYOTAMA, T. OKUZONO, J. YAMANAKA, K. TSUKAMOTO and Y. INATOMI
    • 雑誌名

      Int. J. Microgravity Sci. Appl.

      巻: - ページ: 350303-350303

    • NAID

      130007768947

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Colloidal crystallization by depletion attraction.2020

    • 著者名/発表者名
      A. Toyotama, T. Okuzono, J. Yamanaka
    • 学会等名
      e-Conference on Soft Matter 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2成分コロイド分散系における枯渇引力の検討2020

    • 著者名/発表者名
      豊玉彰子、奥薗透、山中淳平
    • 学会等名
      第71回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] コロイド結晶成長と不純物2020

    • 著者名/発表者名
      豊玉彰子
    • 学会等名
      第49回日本結晶成長学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] コロイドのフォトニック およびプラズモニック材料への応用2020

    • 著者名/発表者名
      豊玉 彰子
    • 学会等名
      ソフトマターの未来材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 2D crystallization of submicron-sized gold particles2019

    • 著者名/発表者名
      A.Toyotama, A.Fukushima, M.Ioka, T.Okuzono, S. Uda, J. Nozawa, and J. Yamanaka,
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrications of Gold Colloidal Crystals Due to Depletion Attraction and Their Applications for SERS2019

    • 著者名/発表者名
      M.Ioka, A. Toyotama, T.Okuzono, J. Yamanaka
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分光法および中性子散乱法による2成分枯渇引力コロイド系の構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      岸田孝一、佐藤結、豊玉彰子、奥薗透、山中淳平
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 荷電コロイド粒子の四面体型クラスターの構造評価2018

    • 著者名/発表者名
      三木裕之、藤田みのり、山本和史、豊玉彰子、奥薗 透、山中淳平
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 枯渇引力による3次元コロイド結晶構造の成長機構2018

    • 著者名/発表者名
      山本瑠璃、豊玉彰子、奥薗 透、山中淳平
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 化学反応を伴った荷電コロイド粒子の自己電気泳動の関する数値シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      奥薗 透、関 友崇、松浦侑輝、豊玉彰子、山中淳平
    • 学会等名
      第66回レオロジー討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of 2D Charged Colloidal Crystals by Electrostatic Adsorption on Oppositely Charged Substrates.2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Aoyama, A. Toyotama, T. Okuzono, J. Yamanaka
    • 学会等名
      International Symposium and School on Crystal Growth Fundamentals
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diffusiophoretic motion of a charged particle undergoing chemical reaction on its surface2018

    • 著者名/発表者名
      Tohru Okuzono, Tomotaka Seki, Akiko Toyotama, Junpei Yamanaka
    • 学会等名
      Soft Matter Physics: from the perspective of the essential heterogeneity
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] コロイド結晶の形成とその応用 第1章第1節、第2章第1節2020

    • 著者名/発表者名
      中村浩、山中淳平(編)
    • 総ページ数
      251
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781315027
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] SERS測定用材料及びその製造方法2018

    • 発明者名
      豊玉彰子、山中淳平、奥薗透
    • 権利者名
      豊玉彰子、山中淳平、奥薗透
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] MIM型SPR測定用基板及びその製造方法2018

    • 発明者名
      山中淳平、豊玉彰子、奥薗透、青山柚里奈
    • 権利者名
      山中淳平、豊玉彰子、奥薗透、青山柚里奈
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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