内包粒子の規則配列構造を外場制御できる新規中空コロイド結晶の作製と機能創出

• 研究課題/領域番号: 26286019
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 長尾 大輔 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50374963)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: ナノ粒子 / 中空粒子 / 規則配列 / 可動 / ナノ材料

研究成果の概要

金ナノ粒子間で生じる表面増強ラマン散乱の強度が近接する粒子間距離に強く依存することが知られるように、微粒子界面が関わる特性を機能として利用するには、粒子の分散・凝集状態を精密に制御することが求められる。しかしながら、液中で分散安定な粒子はその状態を維持し続け、一方、不安定化した粒子は凝集し続ける傾向があるため、数個単位の粒子の分散・凝集制御は一般に困難である。これに対して研究代表者は、可動性コア粒子を内包した中空粒子配列体を作製し、粒子数個が関わる粒子間距離を交流電場等の外場によって可逆的に制御できることを、配列体内に埋め込んだコア粒子の挙動と空間配置を直接観察することで実証した。

研究成果

• [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)
• [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)
• [国際共同研究] 上海交通大学(中国)
• [国際共同研究] 建国大学(韓国)
• [雑誌論文] Yolk/Shell Colloidal Crystals Incorporating Movable Cores with Their Motion Controlled by an External Electric Field (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanako Watanabe, Haruyuki Ishii, Mikio Konno, Arnout Imhof , Alfons van Blaaderen, Daisuke Nagao
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 33 号: 1 ページ: 296-302
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b03116
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphor-free silica-coating of monodisperse cores for dual functionalization with luminescent and mesoporous shell (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruyuki Ishii, Shunsuke Kawai, Daisuke Nagao, Mikio Konno
  • 雑誌名: Microporous and Mesoporous Materials 巻: 241 ページ: 366-371
  • DOI: 10.1016/j.micromeso.2016.12.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimized Thermal Treatment for Preparation of Double Inverse Opals Incorporating Movable Cores (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamada, Daisuke Nagao, Haruyuki Ishii, Mikio Konno
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 50 号: 1 ページ: 64-67
  • DOI: 10.1252/jcej.16we146
  • NAID: 130005290306
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature synthesis of water-dispersible magnetic composite particles with high monodispersity (2016)
  • 著者名/発表者名: Chika Suwabe, Noriko Yamauchi, Daisuke Nagao, Haruyuki Ishii, Mikio Konno
  • 雑誌名: Colloid and Polymer Science 巻: 294(12) 号: 12 ページ: 2079-2085
  • DOI: 10.1007/s00396-016-3971-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imprinting dimples on narrowly dispersed polymeric spheres by heterocoagulation between hard polymer particles and soft oil droplets (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanji Kadowaki, Haruyuki Ishii, Daisuke Nagao, Mikio Konno
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32(44) 号: 44 ページ: 11600-11605
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b02688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of phosphor-free luminescent, monodisperse, mesoporous silica nanoparticles in the co-presence of double- and single-chain cationic surfactants (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruyuki Ishii, Shunsuke Kawai, Daisuke Nagao, Mikio Konno
  • 雑誌名: Advanced Powder Technology 巻: 27(2) 号: 2 ページ: 448-453
  • DOI: 10.1016/j.apt.2016.01.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Environmentally adaptable pathway to emulsion polymerization for monodisperse polymer nanoparticle synthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruyuki Ishii, Naoto Kuwasaki, Daisuke Nagao, Mikio Konno
  • 雑誌名: Polymer 巻: 77 ページ: 64-69
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2015.09.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic field aligned assembly of nonmagnetic composite dumbbells in nanoparticle-based aqueous ferrofluid (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayato Takahashi, Daisuke Nagao, Kanako Watanabe, Haruyuki Ishii, Mikio Konno
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 31 号: 20 ページ: 5590-5595
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b00737
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rattle-type colloidal crystals composed of spherical hollow particles containing an anisotropic, movable core (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanako Watanabe, Daisuke Nagao, Haruyuki Ishii, Mikio Konno
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 31 号: 19 ページ: 5306-5310
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b01148
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of Double Inverse Opals via Binary Colloidal Crystals of Inorganic-Organic Core-Shell Particles and Inorganic Nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamada, Daisuke Nagao, Haruyuki Ishii, Mikio Konno
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 48 号: 11 ページ: 933-936
  • DOI: 10.1252/jcej.15we047
  • NAID: 130005110447
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chemical bonding heterocoagulation of nanoparticles onto polymeric spheres by two-step addition of polymerizable coupling agent (2015)
  • 著者名/発表者名: Chika Suwabe, Daisuke Nagao, Haruyuki Ishii, Mikio Konno
  • 雑誌名: Colloid and Polymer Science 巻: 293 号: 7 ページ: 2095-2100
  • DOI: 10.1007/s00396-015-3603-y
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Monodisperse polymer particles (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikio Konno, Daisuke Nagao
  • 雑誌名: Encyclopedia of Polymer Science and Technology 巻: 4th Edition ページ: 1-26
  • DOI: 10.1002/0471440264.pst617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced synthesis for monodisperse polymer nanoparticles in aqueous media with sub-millimolar surfactants (2014)
  • 著者名/発表者名: Haruyuki Ishii, Motohiro Ishii, Daisuke Nagao, Haruyuki Ishii, Mikio Konno
  • 雑誌名: Polymer 巻: (in press) 号: 12 ページ: 2772-2779
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2014.04.011
  • 査読あり
• [学会発表] 磁場応答特性向上のための磁性複合粒子の液中分散性制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小濵奈月、石井治之、今野幹男、長尾大輔
  • 学会等名: 化学工学会第82年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学（東京都・江東区）
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] 単分散粒子を鋳型としたポリマーインバースオパールの作製プロセスについて (2017)
  • 著者名/発表者名: 八幡あゆみ、石井治之、今野幹男、長尾大輔
  • 学会等名: 化学工学会第82年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学（東京都・江東区）
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] ナノ粒子担持状態を制御可能なポリマー層形成プロセスに関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 重田望、石井治之、長尾大輔
  • 学会等名: 第19回化学工学会学生発表会【東日本】
  • 発表場所: 東京農工大学（東京都・小金井市）
• [学会発表] 重合性シリコーン油滴とのヘテロ凝集を利用したポリマー粒子表面の凹凸制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田島優衣、門脇侃志、石井治之、今野幹男、長尾大輔
  • 学会等名: 高分子ミクロスフェア討論会
  • 発表場所: 千葉大学（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-11-07
• [学会発表] Synthesis of golf ball-like particles using monodisperse oil droplets (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tajima、H. Ishii、M. Konno、D. Nagao
  • 学会等名: 12th Japan-Korea Symposium on Materials & Interfaces
  • 発表場所: Gotemba Kogen Resort-Toki No Sumika（Shizuoka・Japan）
  • 年月日: 2016-11-02
  • 国際学会
• [学会発表] シリコーン油滴を利用したヘテロ凝集による粒子表面凹凸制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田島優衣、石井治之、今野幹男、長尾大輔
  • 学会等名: 化学工学会第48回秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県・徳島市）
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] メソポーラスシリカ粒子の単分散化と細孔径制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 奈良光展、石井治之、今野幹男、長尾大輔
  • 学会等名: 化学工学会第48回秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県・徳島市）
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] 可動性コアを内包した３次元中空粒子配列体の作成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中恵理、石井治之、長尾大輔、今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第81年会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2016-03-13
• [学会発表] ソープフリー乳化重合を利用した単分散ポリマーナノ粒子の高純度合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田島優衣、石井治之、長尾大輔、今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第81年会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2016-03-13
• [学会発表] Synthesis of highly monodisperse composite particles for field-induced colloidal assembly (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Nagao, M. Konno
  • 学会等名: The 5th Asian Symposium on Emulsion Polymerization and Functional Polymeric Microspheres
  • 発表場所: Jinji Lake Shilla Hotel(China)
  • 年月日: 2015-10-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 非球形コアを内包した球形中空シリカ粒子の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡部花奈子、石井治之、長尾大輔、今野幹男
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] シリコーン油滴とポリマー粒子のヘテロ凝集を利用したゴルフボール型粒子の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 門脇侃志、石井治之、長尾大輔、今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 水相析出重合へのイオン性界面活性剤微量添加による単分散ポリマーナノ粒子の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑﨑直人、石井治之、長尾大輔、今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 単分散ポリマー小粒子への磁場応答性付与のためのヘテロ凝集とシリカ被覆 (2015)
  • 著者名/発表者名: 諏訪部千佳、石井治之、長尾大輔、今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] ２成分粒子の自己組織化を利用した可動体内包型コロイド結晶の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田健太、石井治之、長尾大輔、今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 電場応答性コア内包型中空粒子の構造制御に関する検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡部花奈子、石井治之、長尾大輔、今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Electric and magnetic field assisted self-assembly of monodisperse composite particles: Finding new assembled structures of colloidal building blocks (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Nagao, M. Konno
  • 学会等名: 5th INTERNATIONAL COLLOIDS CONFERENCE
  • 発表場所: Amsterdam(The Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄs)
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of submicron-sized yolk/shell particles for rattle-type colloidal crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Watanabe, D. Nagao, H. Ishii, M. Konno
  • 学会等名: 5th INTERNATIONAL COLLOIDS CONFERENCE
  • 発表場所: Amsterdam(The Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄs)
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of raspberry particles firmly fixing inorganic nanoparticles onto polymer particles (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Suwabe, D. Nagao, H. Ishii, M. Konno
  • 学会等名: 5th INTERNATIONAL COLLOIDS CONFERENCE
  • 発表場所: Amsterdam(The Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄs)
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of regularly arranged hollow architectures compartmentalized by nanoparticle walls (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada, D. Nagao, H. Ishii, M. Konno
  • 学会等名: 5th INTERNATIONAL COLLOIDS CONFERENCE
  • 発表場所: Amsterdam(The Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄs)
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] Creation of non-close-packed structures of multicomponent colloidal crystals by self-assembling inorganic-organic composite particles (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada, D. Nagao, H. Ishii, M. Konno
  • 学会等名: 11th Korea-Japan Symposium on Materials and Interfaces
  • 発表場所: Jeju（Korea）
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] 単分散粒子をコアとした多孔性発光シリカ粒子合成に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河合駿介, 石井治之, 長尾大輔, 今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] ナノ粒子流体中での粒子配列制御を利用した非最密充填コロイド結晶の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田健太, 石井治之, 長尾大輔, 今野幹男
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学（長崎県・長崎市）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] Synthesis of Hollow Particles Containing a Movable Inner Core for Reconfiguration of Cores by External Fields (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Nagao, A. Okada, H. Ishii, M. Konno
  • 学会等名: 78th Frontiers of Polymer Colloids: From Synthesis to Macro-Scale and Nano-Scale Applications
  • 発表場所: Prague（Czech）
  • 年月日: 2014-07-21
• [図書] ゲルテクノロジーハンドブック (2014)
  • 著者名/発表者名: 長尾大輔, 今野幹男
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 株式会社エヌ・ティー・エス
• [備考] 東北大学大学院工学研究科 化学工学専攻 長尾研究室HP
  • URL: https://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/
• [備考] 東北大学大学院工学研究科 化学工学専攻 長尾研究室 HP
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~mpe/
• [備考] 東北大学大学院工学研究科化学工学専攻 今野研究室HP
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~mickey/
• [産業財産権] 磁性体複合粒子およびその製造方法、並びに免疫測定用粒子 (2017)
  • 発明者名: 長尾大輔、石井治之、小濱奈月、後藤昌大、上山俊彦
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、DOWAエレクトロニクス株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-028302
  • 出願年月日: 2017-02-17
• [産業財産権] 光学素子、光学素子を用いたデバイスおよび光学素子の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 長尾大輔、今野幹男、渡部花奈子
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-098658
  • 出願年月日: 2016-05-17
• [産業財産権] 磁性体複合粒子およびその製造方法、並びに免疫測定用粒子 (2016)
  • 発明者名: 長尾大輔、今野幹男、石井治之
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学、DOWAエレクトロニクス株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-171157
  • 出願年月日: 2016-09-01
• [産業財産権] コアシェル型多孔質シリカ粒子の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 今野幹男、長尾大輔、石井治之、菅野新
  • 権利者名: 東北大学、株式会社ダイセル
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-030260
  • 出願年月日: 2016-02-19