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Hierarchical Nanoporous Fullerene Crystal Design for Higher Efficiency VOC Sensors

研究課題

研究課題/領域番号 20K05590
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34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

Shrestha L.Kumar  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (90588922)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードFullerene / Self-assembly / Microporous / Mesoporous / Vapor sensing / nanoporous fullerene / fullerene rosette / fullerephene / Hierarchical structure / Fullerene assemblies / Vapor Sensing / Nanoporous fullerene / VOC sensing
研究開始時の研究の概要

QCM sensing performance of the hierarchical nanoporous fullerene crystal-based sensors contribute greatly to the sensing response due to its unique pi-conjugated structure, high hydrophobicity and strong van der Waals and pi-pi interactions, which is not possible with conventional materials.

研究成果の概要

我々は、液液界面沈殿法により、新規なトウモロコシの皮のようなフラーレンC60結晶(CHFC)、分子が薄い窒素ドープ2Dフラーフェン、フラーレンロゼットの作製に成功した。 階層的多孔質構造と高い表面積、および窒素ドーピングにより、これらの材料は優れた水晶振動子マイクロバランス (QCM) センシング結果を示しました。 これらの新規材料は、芳香族蒸気に比べて酸蒸気に敏感です。 私たちの結果は、極薄二次元 (2D) ナノ多孔質材料がセンシング用途において感度の向上と高い空間分解能を提供し、ゲスト分子の選択的識別に不可欠であることを示しています。

研究成果の学術的意義や社会的意義

フラーレンベースのナノ多孔質材料、特に極薄の 2D ナノ多孔質材料は、センシング用途において感度の向上と高い空間分解能を提供するため、ゲスト分子の選択的識別にとって重要となり、安全で持続可能な社会の資産となります。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 22件、 査読あり 24件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Nanoporous Hollow Carbon Spheres Derived from Fullerene Assembly as Electrode Materials for High-Performance Supercapacitors2023

    • 著者名/発表者名
      Lok Kumar Shrestha, Zexuan Wei, Gokulnath Subramaniam, Rekha Goswami Shrestha, Ravi Singh, Marappan Sathish, Renzhi Ma, Jonathan P. Hill, Junji Nakamura and Katsuhiko Ariga
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 13 号: 5 ページ: 946-946

    • DOI

      10.3390/nano13050946

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fullerene Rosette: Two-Dimensional Interactive Nanoarchitectonics and Selective Vapor Sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Guoping、Bhadra Biswa Nath、Sutrisno Linawati、Shrestha Lok Kumar、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 10 ページ: 5454-5454

    • DOI

      10.3390/ijms23105454

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fullerphene Nanosheets: A Bottom‐Up 2D Material for Single‐Carbon‐Atom‐Level Molecular Discrimination2022

    • 著者名/発表者名
      Song Jingwen、Murata Tomohiro、Tsai Kun‐Che、Jia Xiaofang、Sciortino Flavien、Ma Renzhi、Yamauchi Yusuke、Hill Jonathan P.、Shrestha Lok Kumar、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      Advanced Materials Interfaces

      巻: 9 号: 11 ページ: 2102241-2102241

    • DOI

      10.1002/admi.202102241

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-Assembled Corn-Husk-Shaped Fullerene Crystals as Excellent Acid Vapor Sensors2022

    • 著者名/発表者名
      Wei Zexuan、Song Jingwen、Ma Renzhi、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Chemosensors

      巻: 10 号: 1 ページ: 16-16

    • DOI

      10.3390/chemosensors10010016

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hollow Spherical Fullerene Obtained by Kinetically Controlled Liquid-Liquid Interfacial Precipitation2022

    • 著者名/発表者名
      Guoping Chen, Flavien Sciortino, Kotaro Takeyasu, Junji Nakamura, Jonathan P. Hill, Lok Kumar Shrestha, and Katsuhiko Ariga
    • 雑誌名

      Chemistry Asian Journal

      巻: 17 号: 20

    • DOI

      10.1002/asia.202200756

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High Surface Area Nanoporous Activated Carbons Materials from Areca catechu Nut with Excellent Iodine and Methylene Blue Adsorption2021

    • 著者名/発表者名
      Joshi Sahira、Shrestha Rekha Goswami、Pradhananga Raja Ram、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      C

      巻: 8 号: 1 ページ: 2-2

    • DOI

      10.3390/c8010002

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nelumbo nucifera Seed-Derived Nitrogen-Doped Hierarchically Porous Carbons as Electrode Materials for High-Performance Supercapacitors2021

    • 著者名/発表者名
      Shrestha Lok、Shrestha Rekha、Chaudhary Rashma、Pradhananga Raja、Tamrakar Birendra、Shrestha Timila、Maji Subrata、Shrestha Ram、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 11 号: 12 ページ: 3175-3175

    • DOI

      10.3390/nano11123175

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoarchitectonics for Hierarchical Fullerene Nanomaterials2021

    • 著者名/発表者名
      Maji Subrata、Shrestha Lok Kumar、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 11 号: 8 ページ: 2146-2146

    • DOI

      10.3390/nano11082146

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Zero-to-Two Nanoarchitectonics: Fabrication of Two-Dimensional Materials from Zero-Dimensional Fullerene2021

    • 著者名/発表者名
      Chen Guoping、Shrestha Lok Kumar、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 26 号: 15 ページ: 4636-4636

    • DOI

      10.3390/molecules26154636

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement of singlet oxygen generation based on incorporation of oxoporphyrinogen (OxP) into microporous solids2021

    • 著者名/発表者名
      Jan Hynek, Daniel T. Payne, Mandeep K. Chahal, Flavien Sciortino, Yoshitaka Matsushita, Lok Kumar Shrestha, Katsuhiko Ariga, Jan Labuta, Yusuke Yamauchi, Jonathan P. Hill
    • 雑誌名

      Material Today Chemistry

      巻: 21 ページ: 100534-100534

    • DOI

      10.1016/j.mtchem.2021.100534

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Life science nanoarchitectonics at interfaces2021

    • 著者名/発表者名
      Ariga Katsuhiko、Tsai Kun-Che、Shrestha Lok Kumar、Hsu Shan-hui
    • 雑誌名

      Materials Chemistry Frontiers

      巻: 5 号: 3 ページ: 1018-1032

    • DOI

      10.1039/d0qm00615g

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Carbon Nanoarchitectonics for Energy and Related Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Shrestha Rekha Goswami、Shrestha Lok Kumar、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      C

      巻: 7 号: 4 ページ: 73-73

    • DOI

      10.3390/c7040073

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Macaroni Fullerene Crystals-Derived Mesoporous Carbon Tubes as the High Rate Performance Supercapacitor Electrode Material2021

    • 著者名/発表者名
      Maji Subrata、Shrestha Rekha Goswami、Lee Jaewoo、Han Sang A、Hill Jonathan P.、Kim Jung Ho、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 5 ページ: 1502-1509

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210059

    • NAID

      130008053894

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] External Magnetic Field-Enhanced Supercapacitor Performance of Cobalt Oxide/Magnetic Graphene Composites2021

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Mahmoud M. M.、Imae Toyoko、Ohshima Hiroyuki、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 9 ページ: 2245-2251

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210222

    • NAID

      130008103592

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Monitoring the Release of Silver from a Supramolecular Fullerene C60-AgNO3 Nanomaterial2021

    • 著者名/発表者名
      Hill Jonathan P.、Shrestha Rekha Goswami、Song Jingwen、Ji Qingmin、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 4 ページ: 1347-1354

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210028

    • NAID

      130008037341

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Washnut Seed-Derived Ultrahigh Surface Area Nanoporous Carbons as High Rate Performance Electrode Material for Supercapacitors2021

    • 著者名/発表者名
      Shrestha Ram Lal、Chaudhary Rashma、Shrestha Rekha Goswami、Shrestha Timila、Maji Subrata、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 2 ページ: 565-572

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200314

    • NAID

      130007995369

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoarchitectonics for fullerene biology2021

    • 著者名/発表者名
      Minami Kosuke、Song Jingwen、Shrestha Lok Kumar、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      Applied Materials Today

      巻: 23 ページ: 100989-100989

    • DOI

      10.1016/j.apmt.2021.100989

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-Performance Supercapacitor Materials Based on Hierarchically Porous Carbons Derived from Artocarpus heterophyllus Seed2021

    • 著者名/発表者名
      Maji Subrata、Chaudhary Rashma、Shrestha Rekha Goswami、Shrestha Ram Lal、Demir Baris、Searles Debra J.、Hill Jonathan P.、Yamauchi Yusuke、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 4 号: 11 ページ: 12257-12266

    • DOI

      10.1021/acsaem.1c02051

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Zero-to-one (or more) nanoarchitectonics: how to produce functional materials from zero-dimensional single-element unit, fullerene2021

    • 著者名/発表者名
      Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 2 号: 2 ページ: 582-597

    • DOI

      10.1039/d0ma00744g

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fullerene Nanoarchitectonics with Shape-Shifting2020

    • 著者名/発表者名
      Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 号: 10 ページ: 2280-2280

    • DOI

      10.3390/ma13102280

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanoporous Carbon Materials Derived from Washnut Seed with Enhanced Supercapacitance2020

    • 著者名/発表者名
      Shrestha Ram Lal、Shrestha Timila、Tamrakar Birendra Man、Shrestha Rekha Goswami、Maji Subrata、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 号: 10 ページ: 2371-2371

    • DOI

      10.3390/ma13102371

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 1D materials from ionic self-assembly in mixtures containing chromonic liquid crystal mesogens2020

    • 著者名/発表者名
      Rodriguez-Abreu Carlos、Kolen'ko Yury V.、Kovnir Kirill、Sanchez-Dominguez Margarita、Shrestha Rekha Goswami、Bairi Partha、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 22 号: 40 ページ: 23276-23285

    • DOI

      10.1039/d0cp04348f

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Jackfruit Seed-Derived Nanoporous Carbons as the Electrode Material for Supercapacitors2020

    • 著者名/発表者名
      Chaudhary Rashma、Maji Subrata、Shrestha Rekha Goswami、Shrestha Ram Lal、Shrestha Timila、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      C

      巻: 6 号: 4 ページ: 73-73

    • DOI

      10.3390/c6040073

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoarchitectonics of Lotus Seed Derived Nanoporous Carbon Materials for Supercapacitor Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Shrestha Ram Lal、Chaudhary Rashma、Shrestha Timila、Tamrakar Birendra Man、Shrestha Rekha Goswami、Maji Subrata、Hill Jonathan P.、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 号: 23 ページ: 5434-5434

    • DOI

      10.3390/ma13235434

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Fullerene Nanoarchitectonics: From Zero-to-Higher Dimension2023

    • 著者名/発表者名
      Lok Kumar Shrestha
    • 学会等名
      International Chemical Congress, Kathmandu, Nepal
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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