| 研究課題/領域番号 |
21H01761
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
田中 秀樹 信州大学, 学術研究院総合人間科学系, 教授 (80376368)
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| 研究分担者 |
内山 真伸 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00271916)
宮本 和範 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (40403696)
西原 洋知 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (80400430)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
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| キーワード | ナノカーボン－ゼオライト複合体 / 固体蛍光体 / カルビン / 黒体放射発光素子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ゼオライトの細孔内に0－3次元ナノカーボンを生成させ，それらをゼオライトフレームワーク内に制約することで，多様な機能性を発現するナノカーボン－ゼオライト複合体群を創製する。第一に，ゼオライトのケージ型細孔空間を反応場とするship-in-a-bottle合成によって，0次元ナノカーボン(0-NC)を生成させ，ケージ間をつなぐネック細孔による隔離効果により，0-NC間の接触による消光を防止し，高輝度な固体蛍光体を開発する。第二に，ゼオライト内に1次元または3次元ナノカーボンを制約した複合体を創製し，光通信への応用を指向した高輝度な黒体放射発光素子の開発に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
ゼオライト内にナノカーボンを創製し，かつ，そのナノカーボンを規則的微小空間内に制約することで，初めて発現すべき機能性を探索することを目的とする研究を行った。すなわち，ゼオライトの細孔内にナノカーボン群(0次元および1次元構造を有する)を実験によって創製あるいは理論予測し，そのサイズや次元性に由来する機能性，およびゼオライトフレームワークによって複合的にもたらされる機能性に着目した。本研究では主に，カーボン量子ドット(0次元)の合成およびカルビン(1次元)合成の理論予測に取り組み，それぞれゼオライトフレームワークの構造に由来する機能性の発現を見出すことに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
クエン酸などを用いたゼオライト細孔内におけるカーボン量子ドット(0次元)の合成では，量子収率30 %を超える固体蛍光体が反応温度200 ℃において得られること，また，蛍光波長の制御も可能であることを見出した。本成果は安価な高輝度固体蛍光体の製造法へと発展することが期待される。さらに，ab initio 分子動力学シミュレーションによって，ゼオライトの細孔内にカルビンを合成することが可能であり，かつ，ゼオライトの細孔構造によってカルビンのバンドギャップを制御可能であることを明らかとした。本成果は，新規半導体の開発につながることが期待される。
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