| 研究課題/領域番号 |
19K04434
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
越野 雅至 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (00505240)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 分子集合体 / ナノ材料 / TEM / EELS / 有機分子 / 第一原理計算 / 分子動力学計算 / 界面活性剤 / 電子顕微鏡 / 両親媒性有機分子 / ソフトマテリアル / シミュレーション / グラフェン / 臨海ミセル濃度 / 電子状態変化 / 分子動力学 / MD / 両親媒性分子 / 自己集積 / 多次元測定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
極小の両親媒性有機分子で構成される自己集積型分子集合体膜の形成および崩壊過程に対し，最先端技術を搭載した走査/透過型電子顕微鏡により計測・評価し，電子線により容易に構造変化が起こるソフトマテリアルを高感度，高分解能，高速に原子・分子レベルで時間分解型の多次元測定を行う方法を開発する．また，大量に得られる実験データのノイズ除去技術や対象物質の画像認識技術を開発するとともに，100万個以上の分子集合体膜を取り扱う分子動力学計算および電子顕微鏡像シミュレーションを利用した理論解釈を行う．さらに得られたデータを試料作製プロセスへフィードバックする機械学習システムの有効性を検討する．
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| 研究成果の概要 |
研究期間全体を通して、極小の両親媒性有機分子で構成される自己集積型分子集合体膜の形成および崩壊過程に対し，最先端技術を搭載した走査/透過型電子顕微鏡により計測・評価し、電子線により容易に構造変化が起こるソフトマテリアルを高感度，高分解能，高速に原子・分子レベルで時間分解型の多次元測定を行う方法を開発した。また，大量に得られる実験データのノイズ除去技術や対象物質の画像認識技術を開発に成功した。100万個以上の原子を用いた分子集合体膜の分子動力学計算および電子顕微鏡像シミュレーションは、実験結果を説明するのに有効な成果が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
分子集合体膜とそれらを構成する両親媒性有機分子（界面活性剤：サーファクタント）は、化粧品、家庭用洗剤、工業用洗浄剤、各種実験材料の分散や精製に広く利用される非常に身近な材料であるとともに環境・資源・エネルギー・エレクトロニクス・医療など様々な分野で利用されている。本研究課題では、分子膜が形成する際、膜を構成する有機分子やその周りの水分子がどのように振る舞うのか、分子膜の大きさはどうしたら制御できるか、膜構造が安定に存在するためにはどのような生成プロセスや構造を経たらよいのかを透過型電子顕微鏡および時間分解型の計測評価技術を用いて分子の直接観察と元素分析によって明らかにすることを目的とした。
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