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元素ブロックの配列制御に基づく光応答性有機シリカの創製

公募研究

研究領域元素ブロック高分子材料の創出
研究課題/領域番号 15H00765
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関早稲田大学

研究代表者

下嶋 敦  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (90424803)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード有機シリカ / 光応答性材料 / 自己組織化 / 有機シロキサン / ナノ空間材料
研究実績の概要

Si-H基を有するかご型シロキサン(H8Si8O12)とアリル基修飾型のアゾベンゼンのヒドロシリル化反応により、1頂点にアゾベンゼンが結合したかご型シルセスキオキサンを合成し、さらに残り七頂点のSi-H基を Et2NOH触媒を用いてエトキシ化した。この分子(以下Azo-D4R)の加水分解・重縮合反応により得られる生成物の構造や光応答性について検討した。Azo-D4RをTHF溶媒中、酸性条件下で一定時間攪拌して得られた溶液をガラス基板上にスピンコートすることによって、黄色透明薄膜を得た。XRDパターンより、3.5 nmの周期構造に対応する鋭い回折ピークが観測され、また2D XRDパターンおよび薄膜断面のHAADF-STEM観察によって、アゾベンゼンを内側に向けたシリンダー状集合体からなる、歪んだ二次元ヘキサゴナル構造の形成が確認された。得られた薄膜にUV照射を行うと、UV-Visスペクトルにおいて、345 nm付近のピークの減少と440 nm 付近のピークの増加が見られ、trans体からcis体への異性化が確認された。また、可視光照射により迅速に元のスペクトルに戻り、可逆的な異性化が可能であることが示された。従来のアゾベンゼン修飾アルコキシシランより得られるラメラ構造体と比較して、異性化の程度が大幅に向上した。また、メソポーラスシリカにアゾベンゼン修飾シランをグラフトした報告があるが、それらと比較しても明らかに高い異性化率を示した。これは、かご型シロキサンを用いたことによるアゾベンゼンが異性化するための空間が確保できたであるためと考えられた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] かご状元素ブロックを用いたシロキサン系多孔体の構築2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚人, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • 雑誌名

      J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy

      巻: 64 ページ: 126-129

    • NAID

      130005509461

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A photoresponsive azobenzene-bridged cubic silsesquioxane network2016

    • 著者名/発表者名
      Sufang Guo, Tatsuya Okubo, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • 雑誌名

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      巻: 79 号: 2 ページ: 262-269

    • DOI

      10.1007/s10971-016-4074-4

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 有機シランを用いた光応答性元素ブロック高分子の作製2016

    • 著者名/発表者名
      郭素芳, 松川公洋, 大久保達也, 黒田一幸, 下嶋敦
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 51 ページ: 773-776

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photoinduced Bending of Self-Assembled Azobenzene-Siloxane Hybrid2015

    • 著者名/発表者名
      Sufang Guo, Kimihiro Matsukawa, Takashi Miyata, Tatsuya Okubo, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 137 号: 49 ページ: 15434-15440

    • DOI

      10.1021/jacs.5b06172

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Colloidal Janus Nanoparticles by Asymmetric Capping of Mesoporous Silica with Phenylsilsesquioxane2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ujiie, Atsushi Shimojima, Kazuyuki Kuroda
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 51 号: 15 ページ: 3211-3214

    • DOI

      10.1039/c4cc10064f

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Preparation of Hydrogen-Bonded Molecular Crystals of Double Three-Ring Siloxanes via Modification with Silanol Groups2017

    • 著者名/発表者名
      栃木和真, 佐藤尚人, 黒田義之, 下嶋敦, 和田 宏明, 黒田 一幸
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A novel photoresponsive nanohybrid material by self-assembly of azobenzene-modified cage siloxanes2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Sasaki, Shiho Tsujiuchi, Sufang Guo, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アゾベンゼン修飾カゴ型シロキサンの自己集合による光応答性材料の合成2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木淳, 辻内志歩, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • 学会等名
      第35回無機高分子研究討論会
    • 発表場所
      新宿
    • 年月日
      2016-11-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アゾベンゼン修飾シランの自己組織化による光応答性材料の設計2016

    • 著者名/発表者名
      下嶋 敦
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成28年度春季大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Si-OH基を有するかご型有機シロキサンの合成と水素結合性分子結晶の作製2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚人, 栃木和真, 黒田義之, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成28年度春季大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シリカ系無機有機ハイブリッドナノ構造体の構造制御と応用2016

    • 著者名/発表者名
      下嶋 敦
    • 学会等名
      ナノ粒子・構造応用研究会第12回公開講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Crystalline Silica-based Material Assembled from Cage Siloxanes Modified with Silanol Groups2015

    • 著者名/発表者名
      Naoto Sato, Yoshiyuki Kuroda, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Society (PACIFICHEM) 2015
    • 発表場所
      U.S.A
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 規則構造を有するアゾベンゼン修飾シロキサンの光誘起屈曲挙動2015

    • 著者名/発表者名
      郭 素芳, 松川 公洋, 大久保 達也, 黒田 一幸, 下嶋 敦
    • 学会等名
      第25回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Si–H基とSi–OR基を有するかご型シロキサンの段階的な反応によるナノ構造体の合成2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤祥平,和田宏明,黒田一幸,下嶋敦
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第13回討論会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 二種類の官能基を有するかご型シロキサンにおける位置選択的なシロキサン結合の形成2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤祥平, 山末奈央, 和田宏明, 黒田一幸, 下嶋 敦
    • 学会等名
      第5回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      船堀
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Ordered Assembly of Cage-type Oligosiloxanes Functionalized with Silanol Groups via Hydrogen Bond2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚人, 安部拓矢, 黒田義之, 和田宏明, 黒田一幸, 下嶋 敦
    • 学会等名
      第5回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      船堀
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Building-block Assembly Toward Functional Siloxane-Based Nanomaterials2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Shimojima
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Sciences and Social Sciences 2015 (ICSSS 2015)
    • 発表場所
      Thailand
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Controlled Assembly of Molecular Building Blocks Toward Functional Siloxane-based Nanomaterials2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Shimojima
    • 学会等名
      The XVIII edition of the International Sol-Gel Conference (Sol-Gel 2015)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regular Assembly of Cage Siloxanes via Hydrogen Bonding of Silanol Groups2015

    • 著者名/発表者名
      Naoto Sato, Takuya Abe, Yoshiyuki Kuroda, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda, Atsushi Shimojima
    • 学会等名
      The XVIII edition of the International Sol-Gel Conference (Sol-Gel 2015)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Janus-type Mesoporous Silica Nanoparticles with an Asymmetric Organosiloxane Shell2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Ujiie, Atsushi Shimojima, Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      International Symposium on Zeolite and Microporous Crystals 2015 (ZMPC2015)
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Mesoporous Silica Nanoparticles with Controlled Architectures2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Shimojima
    • 学会等名
      2nd International Conference on Nanomaterials & Applications (NANOAPP 2015)
    • 発表場所
      Slovenia
    • 年月日
      2015-06-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 元素ブロック高分子–有機-無機ハイブリッド材料の新概念(第6章 4. 自己組織化による光応答性オルガノシロキサンの合成)2015

    • 著者名/発表者名
      郭 素芳, 下嶋 敦
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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