Gyroid極小界面を用いたI/I3レドックス対伝導界面の構築

• 研究課題/領域番号: 25708014
• 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: 東京農工大学
• 研究代表者: 一川 尚広 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80598798)
• 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: 22,490千円 (直接経費: 17,300千円、間接経費: 5,190千円); 2015年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2013年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
• キーワード: イオン液体 / 液晶 / ジャイロイド界面 / 色素増感太陽電池 / 双連続キュービック液晶

研究成果の概要

色素増感太陽電池の高機能化を目指す上で、効率的にI/I3レドックスカップルを輸送できる電解質の改良は重要である。本研究では、三次元ジャイロイド界面上にレドックスカップルの組織化を目指した。イオン液体を基本骨格として、様々な自己組織性材料を設計・合成した。イオン液体構造と得られる自己組織化構造の関係を精査する中で、目的の界面構造を形成する双連続キュービック液晶を設計するための分子設計指針を抽出することができた。また、実際にこの界面がイオン移動場として有用であることも明らかとすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Design of ionic liquid-based polyelectrolytes by combining ‘nanostructurisation’ and ‘zwitterionisation’ (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuro Matsumoto, Takahiro Ichikawa and Hiroyuki Ohno
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 7 号: 6 ページ: 1230-1233
  • DOI: 10.1039/c5py01838b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Comprehensive Study on Lyotropic Liquid-Crystalline Behavior of an Amphiphile in 20 Kinds of Amino Acid Ionic Liquids (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanae Fujimura, Takahiro Ichikawa, Masafumi Yoshio, Takashi Kato, Hiroyuki Ohno
  • 雑誌名: Chemistry - An Asian Journal 巻: 11 号: 4 ページ: 520-526
  • DOI: 10.1002/asia.201501055
  • 査読あり / 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] 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] 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] 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] 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] Design of Amphiphilic Zwitterions Forming Liquid-Crystalline Phases and Effects of Lithium Salt Addition on Their Phase Behavior (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuro Matsumoto, Takahiro Ichikawa, Junji Sakuda, Takashi Kato and Hiroyuki Ohno
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 87 号: 7 ページ: 792-796
  • DOI: 10.1246/bcsj.20140049
  • NAID: 130004059134
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transparent and colourless room temperature ionic liquids having high refractive index over 1.60 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoko Kayama, Takahiro Ichikawa and Hiroyuki Ohno
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 号: 94 ページ: 14790-14792
  • DOI: 10.1039/c4cc06145d
  • 査読あり / 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
• [雑誌論文] Design and evaluation of nano-biphasic ionic liquid systems having highly polar and low polar domains (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Taguchi, T Ichikawa, T. Kato, H. Ohno
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 3 号: 45 ページ: 23222-23227
  • DOI: 10.1039/c3ra43876g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Designer lyotropic liquid-crystalline systems containing amino acid ionic liquids as self-organization media of amphiphiles (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ichikawa, Kanae Fujimura, Masafumi Yoshio, Takashi Kato and Hiroyuki Ohno
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 49 号: 100 ページ: 11746-11748
  • DOI: 10.1039/c3cc45429k
  • 査読あり
• [学会発表] 液晶分子の自己組織化を利用した機能界面の設計と展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス (京都府京田辺市)
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] 液晶の自己組織化を利用したジャイロイド界面の設計とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広
  • 学会等名: ソフトマター研究室セミナー
  • 発表場所: 近畿大学理工学部 （ 大阪府東大阪市 ）
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] Design of Functional Bicontinuous Cubic Liquid Crystals and Their Potential Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ichikawa
  • 学会等名: The 3rd CMS International Symposium
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス （福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-01-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Design of bicontinuous cubic liquid-crystalline assemblies using ionic liquids as building block (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ichikawa, Takuro Matsumoto, Akiyoshi Okafuji, Kanae Fujimura, Masafumi Yoshio, Takashi Kato, and Hiroyuki Ohno
  • 学会等名: THE INTERNATIONAL CHEMICAL CONGRESS OF PACIFIC BASIN SOCIETIES 2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, USA
  • 年月日: 2015-12-15
• [学会発表] 双連続キュービック液晶の自己組織化を用いた三次元プロトン伝導パスの構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広・加藤隆史・大野弘幸
  • 学会等名: 第25回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館 （神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-12-08
• [学会発表] ～液晶の自己組織化を駆使したジャイロイド構造の創成～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広
  • 学会等名: 『不均一性・不規則性・多形性』の研究会
  • 発表場所: お茶の水大学 （東京都文京区）
  • 年月日: 2015-07-17
• [学会発表] 3D Continuous Proton Conductive Pathways through the Organization of Amphiphilic Zwitterions Forming Bicontinuous Cubic Phases (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ichikawa, Takuro Matsumoto, Takashi Kato, Hiroyuki Ohno
  • 学会等名: International Conference on Frontiers in Materials Processing, Applications, Research & Technology (FiMPART 2015)
  • 発表場所: Novotel International Convention Center Hyderabad, India
  • 年月日: 2015-06-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] "双連続キュービック液晶デザインの難しさ"vs "イオン液体の構造多様性" (2015)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広
  • 学会等名: 第19回液晶化学研究会シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学ESホール （愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-05-15
• [学会発表] 液晶の自己組織化を利用した ジャイロイド構造の設計とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 松本拓郎, 藤村佳苗, 吉尾正史, 加藤隆史, 大野弘幸
  • 学会等名: 日本学術振興会第142委員会
  • 発表場所: PORTA（ポルタ）神楽坂7F会議室
  • 年月日: 2015-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体のデザイン性を駆使した自己組織化材料の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 一川 尚広
  • 学会等名: 第20回 錯体化学若手の会 中部・東海地区勉強会
  • 発表場所: 名古屋工業大学 19号館 1階 会議室
  • 年月日: 2014-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] Amino Acid Ionic Liquids as Self-organization Media of Amphiphilic Molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ichikawa, Kanae Fujimura, Masafumi Yoshio, Takashi. Kato, and Hiroyuki Ohno
  • 学会等名: 4th Asia-Pacific Conference on Ionic Liquids and Green Processes / 6th Australasian Symposium on Ionic Liquids, 2014
  • 発表場所: オーストラリア, Crowne Hotel Plaza Coogee
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-10-01
• [学会発表] 液晶性Zwitterionのデザインとその自己組織化制御を通じた機能展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 松本拓郎, 佐久田淳司, 加藤隆史, 大野弘幸
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 酸・塩添加による両親媒性Zwitterionの自己組織化制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 松本拓郎, 佐久田淳司, 加藤隆史, 大野弘幸
  • 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] Self-Organization of Functional Ionic Liquids into Bicontinuous Cubic Liquid-Crystalline Assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ichikawa, T. Matsumoto, K. Fujimura, M. Yoshio, T. Kato, and H. Ohno
  • 学会等名: COIL-5
  • 発表場所: ポルトガル アルガルヴェ Vilamouraホテル
• [学会発表] Development of Lyotropic Liquid Crystals Containing Amino Acid Ionic Liquids as Solvents (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ichikawa, K. Fujimura, M. Yoshio, T. Kato, and H. Ohno
  • 学会等名: 33rd International Conference on Solution Chemistry
  • 発表場所: 東京都 AIST Tokyo Waterfront
• [学会発表] イオン液体を利用した機能性双連続キュービック液晶の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 加藤隆史, 大野弘幸
  • 学会等名: 第１回 液晶若手勉強会
  • 発表場所: 秋田県 田沢湖高原温泉郷 プラザホテル山麓荘
• [学会発表] Zwitterionの自己組織化を利用した三次元プロトン伝導性界面の構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 加藤隆史, 大野弘幸
  • 学会等名: 2013年日本液晶学会討論会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] アミノ酸イオン液体を溶媒としたリオトロピック液晶の構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 藤村佳苗, 吉尾 正史, 加藤隆史, 大野弘幸
  • 学会等名: 2013年日本液晶学会討論会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] イオン液体を基幹物質とした機能性双連続キュービック液晶のデザインとその応用展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 松本拓郎, 藤村佳苗、吉尾正史, 加藤隆史, 大野弘幸
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] Development of 3D continuous gyroid minimal surface formed by self-organization of amphiphilic zwitterions and its physicochemical property evaluated from the viewpoint of ion conduction behavior (2013)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 加藤隆史, 大野弘幸
  • 学会等名: 12th European Conference on Liquid Crystals
  • 発表場所: ギリシャ ロドス島 Paradise Mareホテル
• [学会発表] 双連続キュービック相を発現する液晶性イオン液体の構築及びその分子集合構造の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広, 吉尾正史, 田口; 怜美, Liu Feng, Zeng Xiang-bing, Ungar Goran, 大野弘幸, 加藤隆史
  • 学会等名: 第4回イオン液体討論会
  • 発表場所: 慶応大学
• [学会発表] Application of Gyroid Minimal Surface for 3D Continuous Proton Conductive Pathway (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ichikawa, Takashi Kato, Hiroyuki Ohno
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市 波止場会館
• [図書] 化學工業 (2015)
  • 著者名/発表者名: 一川尚広
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 小峰工業出版
• [備考] 「燃料電池の発電効率向上に向けて～水素イオンの高速移動経路の創成～」
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/disclosure/pressrelease/2014/20141107160550/index.html