| 研究課題/領域番号 |
21K19026
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
関野 徹 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20226658)
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| 研究分担者 |
趙 成訓 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (50776135)
後藤 知代 大阪大学, 高等共創研究院, 准教授 (60643682)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 無機ナノブロック / ナノキューブ / 無機-有機ハイブリッド / チタン酸バリウム / リガンド交換 / 分子修飾 / 親水疎水制御 / 自律的配列機能 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナノサイズブロック構造体（無機ナノキューブ等）をビルディングブロックとし、これらが自律的に連結、集合構造を形成する機能を創発させるため、表面へ機能性有機分子の選択的修飾、官能基置換などによる機能創発を行い、表面分子相互作用に基づく自在な配列構造化を果たす「プログラム機能」の誘導に挑戦する。さらに結晶・表面構造、形態、表面化学と構造化との相関・機序を解明し、構造化プログラマブルな新たなナノマテリアル設計の基礎指針の導出を試みる。
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| 研究成果の概要 |
水熱法でチタン酸バリウムナノキューブ（BTNCs）を合成し、多様な官能基を持つ分子修飾と配位子交換プロトコルを構築した。合成直後のBTNCsおよび末端にCH3基を持つMDBを修飾した場合は疎水性を、官能基置換により末端にK+またはH+を付与した場合はいずれも親水性BTNCsを得た。
光学的バンドギャップは、BT（3.2eV程度）より低下し、MDB担持で2.1eV、PDBやDHBA修飾BTNCは2eVと3.2eV前後に複数の吸収端を持ち、前者は有機配分子からBTへの界面電荷移動によるものと考察された。以上、ナノスケールでの形態特異性とビルディングブロック機能を持つ新たなナノ材料創成の基礎を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
均一形状のナノ構造体（ナノブロック：ナノキューブ・多面体等）をビルディングブロックとし、自律的に多彩な連結、集合構造を形成する機能を持つナノ材料を創発することを目的とした研究を実施し、サイズの揃ったBTNCsを得ると共に、リガンド交換法を用いる事で多彩な有機分子で修飾させる基礎を得た。この結果、修飾有機分子との相互作用により物理化学的・光学的性質を制御できること、有機分子同士の化学反応（縮合反応等）により、NCs自体を連結させる機能を付与させる「自律的ナノ構造化プログラム機能」を持つ材料創製の基礎を得ることができた。
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