液晶の自己組織化を活用する無水プロトン伝導体の創製

• 研究課題/領域番号: 25708013
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉尾 正史 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60345098)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円); 2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2013年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
• キーワード: 燃料電池 / プロトン伝導 / イオンチャンネル / 液晶 / 水素結合 / ナノ相分離 / イオン液体 / 光重合 / 無水条件 / カラムナー液晶 / スメクチック液晶 / 異方的イオン伝導 / 双連続キュービック液晶 / 双性イオン / 光配向

研究成果の概要

本研究の目的は液晶の自己組織化を活用して連続したナノイオンチャンネル構造を有する無水プロトン伝導体を構築することである。我々は、次に示す革新的イオン伝導体の開発に成功した：（１）双性イオン液晶とスルホン酸との複合化による一次元および三次元イオンチャンネル構造を有する無水プロトン伝導材料、（２）ジオール基を有する液晶分子とイミダゾリウム型プロトン性塩とからなる水素結合性分子集合体による異方的一次元・二次元プロトン伝導体、（３）光重合性ジエン基を有するジオール化合物とイオン液体からなるカラムナー液晶の光重合による異方的イオン伝導性フィルムの開発。

研究成果

• [雑誌論文] Use of a Protic Salt for the Formation of Liquid-Crystalline Proton-Conductive Complexes with Mesomorphic Diols (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Yamashita, Masafumi Yoshio, Bartolome Soberats, Hiroyuki Ohno, Takashi Kato
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 3 号: 45 ページ: 22656-22662
  • DOI: 10.1039/c5ta06414g
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ionic Switch Inducnhed by a Rectangular-Hexagonal Phase Transition in Benzenammonium Columnar Liquid Crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Bartolome Soberats, Masafumi Yoshio, Takahiro Ichikawa, Xiangbing Zeng, Hiroyuki Ohno, Goran Ungar, Takashi Kato
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 137 号: 41 ページ: 13212-13215
  • DOI: 10.1021/jacs.5b09076
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 自己組織性イオン液体の設計に基づくジャイロイド構造の構築とその解析および応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広、大野弘幸、吉尾正史、加藤隆史
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 57 号: 3 ページ: 184-190
  • DOI: 10.5940/jcrsj.57.184
  • NAID: 130005085902
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Liquid-Crystalline Electrolytes for Lithium-Ion Batteries: Ordered Assemblies of a Mesogen-Containing Carbonate and a Lithium Salt (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 25 号: 8 ページ: 1206-1212
  • DOI: 10.1002/adfm.201402509
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Zwitterionic Liquid Crystals as 1D and 3D Lithium Ion Transport Media (2015)
  • 著者名/発表者名: Bartolome Soberats, Masafumi Yoshio, Takahiro Ichikawa, Hiroyuki Ohno, Takashi Kato
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 3 号: 21 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1039/c5ta00814j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 2D Assemblies of Ionic Liquid Crystals Based on Imidazolium Moieties: Formation of Ion-Conductive Layers (2015)
  • 著者名/発表者名: Junji Sakuda, Masfumi Yoshio, Takahiro Ichikawa, Hiroyuki Ohno, Takashi Kato
  • 雑誌名: New Journal of Chemistry 巻: 39 号: 6 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1039/c5nj00085h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Columnar Nanostructured Polymer Films Containing Ionic Liquids in Supramolecular One-Dimensional Nanochannels (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Yamashita, Masafumi Yoshio, Seiya Shimizu, Takahiro Ichikawa, Hiroyuki Ohno, and Takashi Kato
  • 雑誌名: J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 巻: 53 号: 2 ページ: 366-371
  • DOI: 10.1002/pola.27380
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Macroscopic Photocontrol of Ion-Transporting Pathways of a Nanostructured Imidazolium-Based Photoresponsive Liquid Crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: Bartolome Soberats, Emi Uchida, Masafumi Yoshio, Junko Kagimoto, Hiroyuki Ohno, and Takashi Kato
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 27 ページ: 9552-9555
  • DOI: 10.1021/ja5041573
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanostructured Two-Component Liquid-Crystalline Electrolytes for High-Temperature Dye-Sensitized Solar Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Daniel Hogberg, Bartolome Soberats, Satoshi Uchida, Masafumi Yoshio, Lars Kloo, Hiroshi Segawa, and Takashi Kato
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: ２６ 号: 22 ページ: 6469-6502
  • DOI: 10.1021/cm503090z
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 3D Anhydrous proton-transporting nanochatmels formed by self-assembly of liquid crystals composed of a sulfobetaine and a sulfonic acid (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Soberats, M. Yoshio, T. Ichikawa, S. Taguchi, H. Ohno, T. Kato
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 135 号: 41 ページ: 15286-15289
  • DOI: 10.1021/ja407883b
  • 査読あり
• [学会発表] Ion-Conductive Nanostructured Liquid-Crystalline Assemblies for Battery Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yoshio
  • 学会等名: International Conference on Small Science2015
  • 発表場所: Thailand, Phuket, Hoiday Inn Resort Phuket
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノ構造電解質としての双性イオン液晶の設計と構造制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉尾正史, Bartolome Soberats, 一川尚広, 大野弘幸, 加藤隆史
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 宮城県、仙台市、東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 相分離液晶構造を有するイオン伝導材料の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉尾正史
  • 学会等名: 新型電池オープンラボ第14回
  • 発表場所: 神奈川県、横浜、神奈川大学横浜キャンパス
  • 年月日: 2015-06-05
  • 招待講演
• [学会発表] Benzenammonium Liquid Crystals for the Thermal Switching of the Ionic Conductivities (2015)
  • 著者名/発表者名: 5.Daniel Cuo, Bartolome Reus Soberats, Masafumi Yoshio, Hiroyuki Ohno, Takashi Kato
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 千葉県、船橋市、日本大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 周縁部にイオン部位を有する扇型分子の液晶性とイオン伝導性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐久田淳司、吉尾正史、加藤隆史、大野弘幸
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 千葉県、船橋市、日本大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] アスパラギン酸をアニオンとして有するイオン液体のデザインと系中における両親媒性分子の時期組織化挙動の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武内弘明、一川尚広、吉尾正史、加藤隆史、大野弘幸
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 千葉県、船橋市、日本大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Thermally Stable Dye-Sensitized Solar Cells Based on Liquid Crystalline Electrolytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Daniel Hogberg, Bartolome Reus Soberat, Satoshi Uchida, Masafumi Yoshio, Lars Kloo, Hiroshi Segawa, Takashi Kato
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 千葉県、船橋市、日本大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Nanostructured Liquid-Crystalline Assemblies for Anhydrous Proton Transport (2015)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yoshio, Nanase Ishikawa, Takashi Kato
  • 学会等名: 4th International Conference on Multifunctional, Hybrid, and Nanomaterials
  • 発表場所: Spain, Sitges, Melia Sitges Hotel Congress Center
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-13
• [学会発表] 重合性液晶分子とイオン液体の分子間相互作用制御によるナノ構造イオン伝導薄膜の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下明宏、吉尾正史、加藤隆史
  • 学会等名: 日本化学会第４回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: 東京、タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [学会発表] イオン伝導性スメクチック液晶の電解質特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
  • 学会等名: 日本化学会第４回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: 東京、タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [学会発表] 液晶分子とイオン液体の分子間相互作用制御によるナノ構造イオン伝導材料の構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下明宏、吉尾正史、大野弘幸、加藤隆史
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎県、長崎市、長崎大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] カーボネート部位を有するメソゲンの自己組織化による液晶電解質の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
  • 学会等名: 2014年日本液晶学会討論会
  • 発表場所: 島根県、松江市、くにびきメッセ
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [学会発表] カーボネート基を有する棒状分子の液晶性と電解質特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
  • 学会等名: 日本化学会第１８回液晶化学研究会シンポジウム
  • 発表場所: 香川県、高松市、香川大学
  • 年月日: 2014-06-14
• [学会発表] カーボネート部位を有するメソゲンからなる液晶電解質の構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 愛知県、名古屋市、名古屋国際会議場
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [学会発表] イオン液体とジエタノールアミン誘導体の自己組織化による三次元イオンチャンネルの構築
  • 著者名/発表者名: 吉尾正史、一川尚広、田口怜美、鍵本純子、大野弘幸、加藤隆史
  • 学会等名: 日本化学会液晶化学研究会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所筑波センター、茨城県
• [学会発表] Nanosegregated Liquid-Crystalline Assemblies for Ion Transporation
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yoshio, Bartolome Soberats, Seiya Shimizu, Takahiro Ichikawa, Satomi Taguchi, Hiroyuki Ohno, Takashi Kato
  • 学会等名: European Conference on Liquid Crystals
  • 発表場所: Paradise Mare Hotel, Rhodes Island, Greece
• [学会発表] 液晶を活用する相分離構造形成と配向制御による機能材料創製
  • 著者名/発表者名: 吉尾正史
  • 学会等名: 日本液晶学会
  • 発表場所: 東陽テクニカ本社、東京都
  • 招待講演
• [学会発表] Design of Electric Field-Responsive Liquid Crystals and Nanofibers toward Organic Electronics
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yoshio
  • 学会等名: The 1st International Symposium for Young Chemists on Stimuli-Responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
  • 発表場所: 品川TOKOホテル、東京都
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Protic Ionic Liquid Crystals
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yoshio, Nanase Ishikawa, Akihiro Yamashita, Takahiro Ichikawa, Hiroyuki Ohno, Takashi Kato
  • 学会等名: 高分子学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、愛知県
• [図書] Handbook of Liquid Crystals 2nd Edition (2014)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Yoshio and Takashi Kato
  • 総ページ数: 21
  • 出版者: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
• [図書] イオン液体の科学：新世代液体への挑戦 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉尾正史、一川尚広、加藤隆史
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 丸善