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二分子膜を鋳型とするナノシートのサイズ制御法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2120
補助金の研究課題番号 22J10688 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
審査区分 小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

佐々木 弘毅  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2023年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード超膨潤ラメラ相 / ナノシート / 強磁性液晶 / 流れの可視化 / リオトロピック液晶
研究開始時の研究の概要

本研究では、ナノシートのサイズを自在に制御できる合成法を開発する。ナノシートを利用した高品質なデバイスの作製には、均一なサイズのナノシートが不可欠である。申請者は、界面活性剤の自己集合体である二分子膜を鋳型とするナノシート合成法に着目した。ナノシートのサイズ制御を実現するために、反応場となる二分子膜のサイズ制御を行う。二分子膜の安定性の定量的な評価方法の確立と、攪拌方法の検討を行うことで実現する。

研究実績の概要

超膨潤ラメラ相が最安定となる組成の検討、および、最適な攪拌方法の検討を行った。最安定となる組成に関しては磁性ナノシートを利用した新たな評価方法を開発した。磁性ナノシートを添加した超膨潤ラメラ相溶液を振動試料型磁力計(VSM)によって評価し、保磁力と緩和時間を測定することで最安定な組成を検討した。この磁性ナノプレートが分散した超膨潤ラメラ相溶液は報告例のない強磁性液晶であることが明らかになった。既報のものよりも遥かに安価で安定であり、複屈折の変化を利用した磁場の可視化への応用も見込まれた。また、最適な攪拌方法の検討では、テイラークエットを作製し、撹拌状態の制御を目指した。撹拌状態は流体数値解析と超膨潤ラメラ相溶液の複屈折によって確認した。さらに、流体数値解析の結果と超膨潤ラメラ相溶液の複屈折が対応していることを見出した。この結果から、超膨潤ラメラ相溶液を利用した流れの可視化法の開発を行った。本可視化法は既報の流体の可視化法と比較して目視で簡便に大域的な流れを観察することが可能である。また、正面と側面から観察することで流れを立体的に理解することも可能である。
見出した最安定となる組成と最適な攪拌方法を利用することで、本研究の目的である超膨潤ラメラ相溶液中で合成するナノシートの精密なサイズ制御が可能となると予想される。本手法は、撹拌条件によってナノシートのサイズを自在に制御でき、液相反応であることから、スケールアップや工業化を行うことも容易であると期待される。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件)

  • [国際共同研究] ヨージェフ・ステファン研究所(スロベニア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of Cu<sub>2</sub>O nanourchins from Cu nanosheets synthesised in hydrophilic bilayers of hyperswollen lamellar phase2023

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Koki、Miyake Koji、Uchida Yoshiaki、Nishiyama Norikazu
    • 雑誌名

      Liquid Crystals

      巻: - 号: 7-10 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1080/02678292.2023.2168306

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of alkali and alkaline earth metal ions using birefringence of hyperswollen lamellar phase2023

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Koki、Matoba Shotaro、Uchida Yoshiaki、Nishiyama Norikazu
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 13 号: 6 ページ: 4007-4010

    • DOI

      10.1039/d3ra00135k

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amorphous Aluminosilicate Nanosheets as Universal Precursors for the Synthesis of Diverse Zeolite Nanosheets for Polymer‐Cracking Reactions2022

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Koki、Gaitan Jose A. Hernandez、Okue Tsuyoshi、Matoba Shotaro、Tokuda Yuki、Miyake Koji、Uchida Yoshiaki、Nishiyama Norikazu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 号: 46

    • DOI

      10.1002/anie.202213773

    • 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
  • [雑誌論文] A nanosheet molding method to estimate the size of bilayers suspended in liquids2022

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Koki、Hernandez Gaitan Jose A.、Tokuda Yuki、Miyake Koji、Uchida Yoshiaki、Nishiyama Norikazu
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 10 号: 42 ページ: 15816-15821

    • DOI

      10.1039/d2tc03765c

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Amorphous Aluminosilicate Nanosheets as Intermediate for Synthesis of CHA-type Zeolite Nanosheets2022

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, J. A. H. Gaitan, Y. Tokuda, K. Miyake, Y. Uchida, N. Nishiyama
    • 学会等名
      20th International Zeolite Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thin ZIF-8 nanosheets synthesized by using Two-dimensional Reactor in Amphiphilic Phases (TRAP) Method2022

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, Y. Shu, K. Miyake, Y. Uchida, N. Nishiyama
    • 学会等名
      20th International Zeolite Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-dimensional Reactors in Amphiphilic Phases (TRAP) Method for the Synthesis of Hydrophilic Nanosheets of Non-exfoliable Zeolite2022

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, J. A. H. Gaitan, Y. Tokuda, K. Miyake, Y. Uchida, N. Nishiyama
    • 学会等名
      28th International Liquid Crystal Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Platinum Nanosheets Synthesis in Twodimensional Reactors Controllable by Shear Stress2022

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, K. Miyake, Y. Uchida, N. Nishiyama
    • 学会等名
      28th International Liquid Crystal Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical Detection Using Birefringence of Hyperswollen Lamellar Phase2022

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, S. Matoba, Y. Uchida, N. Nishiyama
    • 学会等名
      OLC2021 SWS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow Visualization Using Birefringence of Hyperswollen Lamellar Phase2022

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, S. Matsumoto, Y. Uchida, S. Goto, N. Nishiyama
    • 学会等名
      OLC2021 SWS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of CHA-type Zeolite Nanosheets from Amorphous Aluminosilicate Nanosheets as Universal Precursors2022

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, K. Miyake, Y. Uchida, N. Nishiyama
    • 学会等名
      5th Euro-Asia Zeolite Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超膨潤ラメラ相の複屈折を利用した流れの可視化2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木 弘毅, 松元 智嗣, 内田 幸明, 後藤 晋, 西山 憲和
    • 学会等名
      2022年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-03-26  

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