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デザイナブルな二次元ナノ空間が支配するソフトマテリアルの開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 23K23325
補助金の研究課題番号 22H02057 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関信州大学

研究代表者

佐野 航季  信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (20845763)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード無機ナノシート / 機能性ソフトマテリアル / ナノ空間 / 表面・界面 / ソフトマテリアル
研究開始時の研究の概要

表面・界面現象の理解は困難であり、その制御と応用は化学・材料科学分野の大きな目標のひとつである。界面で挟まれたナノ空間における分子特性はバルク状態とは異なることも多いが、このような特異物性はナノ空間内に限定されており巨視的スケールに及ぶことは少ない。本研究では、無機ナノシートで挟まれたデザイナブルなナノ空間が無数に埋め込まれた「二次元ナノ空間プラットフォーム」に機能性流体を組み込むことで、革新的な機能を有するソフトマテリアルの創出を目指す。また、ナノ空間のサイズや化学的性質を制御することでナノ空間と巨視的物性の関係を体系的に調査し、ナノ空間がバルクを支配するための材料設計指針を確立する。

研究実績の概要

界面で挟まれたナノ空間における分子特性はバルク状態とは異なることも多いが、このような特異物性はナノ空間内に限定されており巨視的スケールに及ぶことは少ない。本研究では、無機ナノシートで挟まれたデザイナブルなナノ空間が無数に埋め込まれた「二次元ナノ空間プラットフォーム」に機能性流体を組み込むことで、革新的な機能を有するソフトマテリアルの創出を目指す。また、ナノ空間のサイズや化学的性質を制御することでナノ空間と巨視的物性の関係を体系的に調査し、ナノ空間がバルクを支配するための材料設計指針を確立する。
「二次元ナノ空間プラットフォーム」における無機ナノシートの種類は、ナノ空間自体の構造・配列だけでなくナノ空間における表面状態にも多大な影響を与えることが予想され、本系の重要なパラメータのひとつであると考えられる。そこで本年度は主に無機ナノシートの種類の影響に焦点を当て、これらの基礎的理解を重点的に行なった。具体的には、今まで利用してきた酸化チタンナノシートだけでなく酸化グラフェンナノシート・超分子ナノシート・ハイブリッドナノシートなど多様なナノシートの利用可能性を検討し、これらの自己組織化挙動の精査、外部刺激による配向制御、界面状態の制御などを行うことで、本研究において基盤となる知見を深めた。様々な種類のナノシートを利用して各種検討を行う中で、ナノシートの種類に依存した特異な力学的・光学的挙動も見出している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は主に、「二次元ナノ空間プラットフォーム」における無機ナノシートの種類の影響に焦点を当て、体系的な実験を行うことで本研究において基盤となる知見を深めた。様々な種類のナノシートを利用して各種検討を行う中で、ナノシートの種類に依存した特異な力学的・光学的挙動も見出しており、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

無機ナノシートの種類が重要なパラメータであることが分かってきているため、引き続き、無機ナノシートの種類の影響に焦点を当てた基礎的研究を推進するとともに、ナノ空間の次元性の拡張も目指す。また、ゲル化による構造固定や機能性流体の導入に関しては、作製条件によってナノ空間の内部構造や各種物性に大きな影響を与えることが分かっており、構造の固定方法や機能性流体の導入方法についての体系的理解も行う予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 2件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] A magnetically responsive photonic crystal of graphene oxide nanosheets2024

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Daisuke、Nishimura Tomoki、Nishina Yuta、Sano Koki
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 15 号: 16 ページ: 7908-7915

    • DOI

      10.1039/d3nr06114k

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconfigurable Photonic Crystal Reversibly Exhibiting Single and Double Structural Colors2023

    • 著者名/発表者名
      Zhan Yi‐Yang、Ogawa Daisuke、Sano Koki、Wang Xiang、Araoka Fumito、Sakai Nobuyuki、Sasaki Takayoshi、Ishida Yasuhiro
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 号: 52

    • DOI

      10.1002/anie.202311451

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Countercation Engineering of Graphene-Oxide Nanosheets for Imparting a Thermoresponsive Ability2023

    • 著者名/発表者名
      Kondo Shoma、Nishimura Tomoki、Nishina Yuta、Sano Koki
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 15 号: 31 ページ: 37837-37844

    • DOI

      10.1021/acsami.3c07820

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 無機ナノシートの構造色2023

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 27 ページ: 125-131

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 無機ナノシートを用いたバイオミメティクス2023

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 58 ページ: 433-436

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートの自発的集合による超分子的ポリマーの作製と機能探索2024

    • 著者名/発表者名
      上野 夏子, 海老名 保男, 佐々木 高義, 佐野 航季
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会 (2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 一次元ナノコロイドの配向・自己組織化による無機超分子ナノシート2024

    • 著者名/発表者名
      小川 大輔, 佐野 航季
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会 (2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 対カチオン制御による温度応答性酸化グラフェンの作製とその転移温度制御2024

    • 著者名/発表者名
      近藤 翔麻, 西村 智貴, 仁科 勇太, 佐野 航季
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会 (2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートの協働による二次元的波構造の生成2024

    • 著者名/発表者名
      星 翔太, 海老名 保男, 佐々木 高義, 石田 康博, 佐野 航季
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会 (2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートを利用した動的プラズモニックフォトニック結晶2024

    • 著者名/発表者名
      油井 聖也, 海老名 保男, 佐々木 高義, 佐野 航季
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会 (2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 酸化グラフェンナノシートの対カチオン制御による温度応答性の付与と機能探索2024

    • 著者名/発表者名
      近藤 翔麻, 西村 智貴, 仁科 勇太, 佐野 航季
    • 学会等名
      第35回高分子ゲル研究討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Inorganic nanosheets self-assembled from 1D nanomaterials2024

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ogawa, Koki Sano
    • 学会等名
      CEMSupra 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Imparting a thermoresponsive ability to graphene oxides by countercation engineering2024

    • 著者名/発表者名
      Shoma Kondo, Tomoki Nishimura, Yuta Nishina, Koki Sano
    • 学会等名
      CEMSupra 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二次元物質の配列制御と機能性ソフトマテリアルへの展開2023

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      第20回酸化グラフェンナノシートシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of biomimetic systems using inorganic nanosheets2023

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二次元物質の対カチオン制御による刺激応答性ソフトマテリアルの開発2023

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      第54回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Biomimetic soft materials of self-assembled inorganic nanosheets2023

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二次元ナノ物質の自己集合による無機超分子ポリマー2023

    • 著者名/発表者名
      上野 夏子, 海老名 保男, 佐々木 高義, 佐野 航季
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 一次元ナノ物質の自己集合による無機超分子ナノシート2023

    • 著者名/発表者名
      小川 大輔, 佐野 航季
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 対カチオン制御により温度応答性ゾル-ゲル転移を示す酸化グラフェンの開発2023

    • 著者名/発表者名
      近藤 翔麻, 西村 智貴, 仁科 勇太, 佐野 航季
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 機能性ソフトマテリアル構築のビルディングブロックとしての二次元物質2023

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      第12回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン若手研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1次元ナノコロイドの2次元状自己組織化による無機ナノシート2023

    • 著者名/発表者名
      小川 大輔, 佐野 航季
    • 学会等名
      第74回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 対カチオン制御による酸化グラフェンへの温度応答性の付与2023

    • 著者名/発表者名
      近藤 翔麻, 西村 智貴, 仁科 勇太, 佐野 航季
    • 学会等名
      第74回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートをモノマーとして利用した無機超分子ポリマー2023

    • 著者名/発表者名
      上野 夏子, 海老名 保男, 佐々木 高義, 佐野 航季
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノファイバーをモノマーとして利用した無機超分子ナノシート2023

    • 著者名/発表者名
      小川 大輔, 佐野 航季
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 対カチオンを制御した酸化グラフェンの温度応答性ゾル-ゲル転移2023

    • 著者名/発表者名
      近藤 翔麻, 西村 智貴, 仁科 勇太, 佐野 航季
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートの集合構造制御による機能性ソフトマテリアル2023

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      分子研研究会「生体分子材料を探る:発動分子のさらなる理解と設計に向けて」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Functional Soft Materials by Controlling the Electrostatic Repulsion between Inorganic Nanosheets2022

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      ナノ学会部会合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 異方性コロイドの超分子的集合構造を利用した機能性ソフトマテリアル2022

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      第15回超分子若手懇談会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アニオン性ナノシートの対カチオンに着目した機能性ソフトマテリアルの設計と開発2022

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      22-1 高分子表面研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無機ナノシートを利用した生体のようなソフトマター2022

    • 著者名/発表者名
      佐野 航季
    • 学会等名
      化学工学会第53回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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