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環境低負荷プロセスによる材料表面への低次元酸化物ナノ構造の高次構築

公募研究

研究領域融合マテリアル:分子制御による材料創成と機能開拓
研究課題/領域番号 23107506
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
研究機関東北大学

研究代表者

関野 徹  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20226658)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2011年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードナノ材料 / 表面・界面物性 / 自己組織化 / 低次元ナノ構造 / 生体材料 / 融合機能 / 室温溶液プロセス / 構造化機構
研究実績の概要

高次に構造設計・制御された酸化物低次元ナノ構造体を自己組織化的に多様な基材表面へ形成させ、表面のナノアーキテクチャーを簡便且つ高精度に構築する技術およびその構造体を創出すると共に、低次元ナノ構造と材料物性とを共生的に融合し、生体適合性など多彩な表面機能を具現化させることを目的とした研究を行い、以下の知見を得た。
1. チタニウムなどの金属基板表面に、室温から120℃程度の範囲におけるアルカリ溶液処理プロセスで、ナノシートやナノチューブ構造を持つ低次元ナノ構造体酸化物を形成することに成功した。形成した構造は非晶質ナノ構造であること、ネットワーク状ポーラス構造であることを見いだした。
2. 本プロセスの制御因子である処理温度、アルカリ種類、処理濃度および処理時間が表面のナノ構造に与える影響について系統的に精査し、その相関を見いだした。特に温度・時間によりナノレベルで異なる形態・サイズを持つ低次元ナノネットワーク構造を形成することが可能であることを見いだした。
3. プロセス過程における構造・化学種の解析を行い、ナノ構造表面が多層階層的構造を持つこと、これら構造形成メカニズムの推定を行った。
4. ナノチューブ構造表面の場合、無機イオン吸着能に優れることを見いだす一方、ナノシートネットワーク構造表面の場合、そのスケールに応じて細胞接着性・増殖性が改善できることなど、本低次元ナノ構造表面が生体適合性を有することを確認した。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Sm-doped TiO2 Nanotube and Analysis of Its Methylene Blue Removal Properties under Dark and UV Irradiated Conditions2013

    • 著者名/発表者名
      D. J. Park, T. Sekino, S. Tsukuda, and S.-I. Tanaka
    • 雑誌名

      Res. Chem. Intermed.

      巻: 39 号: 4 ページ: 1581-1591

    • DOI

      10.1007/s11164-012-0614-x

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Er3+ loaded barium molybdate nanoparticles: A new approach for harvesting solar energy2013

    • 著者名/発表者名
      Rajesh Adhikari, Gobinda Gyawali, Tae Ho Kim, Tohru Sekino, Soo Wohn Lee
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 91 ページ: 294-297

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2012.10.004

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of epoxy/silicon nitride nanowire composites and evaluation of their thermal conductivity2013

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Kusunose, Takashi Yagi, Shakhawat H. Firoz, Tohru Sekino
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 1 号: 10 ページ: 3440-3445

    • DOI

      10.1039/c3ta00686g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanostructures and physicochemical properties of Pt nanoparticle-loaded titania nanotubes synthesized by photoreduction method2012

    • 著者名/発表者名
      D. J. Park, T. Sekino, S. Tsukuda, S.-I. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 120 号: 1403 ページ: 307-310

    • DOI

      10.2109/jcersj2.120.307

    • NAID

      130004480069

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 酸化物ナノチューブの構造修飾による機能化2012

    • 著者名/発表者名
      関野 徹,朴 動鎮,金 長烈,田中俊一郎
    • 雑誌名

      マテリアルインテグレーション

      巻: 25[3] ページ: 17-24

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of Sm-doped TiO_2 nanotube and analysis of its methylene blue removal properties under dark and UV irradiated conditions2012

    • 著者名/発表者名
      D.J.Park, T.Sekino, S.Tsukuda, S.-I.Tanaka
    • 雑誌名

      Research on Chemical Intermediates

      巻: 38(印刷中)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphology Modification of TiO2 Nanotubes by Controlling the Starting Material Crystallite Size for Chemical Synthesis2011

    • 著者名/発表者名
      J. Y. Kim, T. Sekino, D. J. Park, S.-I. Tanaka
    • 雑誌名

      J. Nanopart. Res.

      巻: 13 号: 6 ページ: 2319-2327

    • DOI

      10.1007/s11051-010-9990-6

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anodic TiO2 Nanotubes Powder and Its Application in Dye-sensitized Solar Cells2011

    • 著者名/発表者名
      N. F. Fahim and T. Sekino
    • 雑誌名

      J. Nanopart. Res.

      巻: 13 号: 12 ページ: 6409-6418

    • DOI

      10.1007/s11051-011-0393-0

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Infruense of Titanium Oxide Nanotubes on Rat Bone Marrow Stromal Cells2011

    • 著者名/発表者名
      H.Nishida, H.Egusa, T.Sekino, Y.Taguchi, S.Komasa, K.Kusumoto, M.Tanaka, K.Yamamoto
    • 雑誌名

      J.Jpn.Assoc.Oral Reabili

      巻: 24 ページ: 52-57

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 励起反応場の高次制御に基づく多様なナノ機能材料の創成2011

    • 著者名/発表者名
      田中俊一郎, 関野徹, 佃諭志
    • 雑誌名

      マテリアルインテグレーション

      巻: 24[4-5] ページ: 86-91

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 熱処理による酸化チタンナノチューブの発生ラジカルへの影響2013

    • 著者名/発表者名
      小松首人, 西田尚敬, 関野 徹, 山本一世
    • 学会等名
      第7回ナノ・バイオメディカル学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2013-01-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Low-dimensional Nanostructured Oxides Formation on Ti-based Metal Surfaces by Solution Chemical Eco-processing2013

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino, Koki Kaga, Yoshitomo Honda, Hisataka Nishida, Koh-Ichi Kuremoto, Shun- Ichiro Tanaka
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Eco-materials Processing and Design (ISEPD2013)
    • 発表場所
      Kagoshima, Japan
    • 年月日
      2013-01-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano-architecture Formation on the Surface of Ti based Metals by Solution Chemical Processing2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kaga, T. Sekino, H. Nishida, Y. Honda, K. Kuremoto, S.-I. Tanaka
    • 学会等名
      The 5th International Symposium Functional Materials (ISFM2012)
    • 発表場所
      Perth, Western Australia
    • 年月日
      2012-12-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 酸化チタンナノチューブの触媒機能に及ぼすCr添加の影響2012

    • 著者名/発表者名
      塚本浩兆、加賀晃樹、金世勲、関野 徹、田中俊一郎
    • 学会等名
      第11回日本金属学会東北支部 研究発表大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2012-12-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Tuning of Titania Nanotubes for Physical-chemical Multifunctionalization2012

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino, Dong Jin Park, Soo Wohn Lee, Shun-Ichiro Tanaka
    • 学会等名
      The 29th International Korea-Japan Ceramic Seminar (K-J Ceramics 29)
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      2012-10-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure Tuning of Titania Nanotubes and their Photochemical Multifunctions2012

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino, Dong Jin Park, Sehoon Kim, Soo Wohn Lee, Shun-Ichiro Tanaka
    • 学会等名
      IUPAC 8th International Conference on Novel Materials and Synthesis (NMS-VIII)
    • 発表場所
      Xi’an, P. R. China
    • 年月日
      2012-10-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 溶液化学反応場によるTi 合金表面の低次元酸化物ナノ構造の形成2012

    • 著者名/発表者名
      加賀晃樹, 関野 徹, 田中俊一郎, 西田尚敬, 呉本晃一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第25回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Low-dimensional Oxide Nanostructures Formation on Metal Surface via Low-temperature Eco-processing2012

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino, Koki Kaga, Hisataka Nishida, Koh-Ichi Kuremoto, Satoshi Tsukuda, and Shun-Ichiro Tanaka
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Society -International Conference in Asia 2012 (IUMRS-ICA 2012)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2012-08-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Physical-Chemical Characteristics of Titania Nanotubes and their Roles on Sensitized Solar Cell Electrode2012

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino, Dong Jin Park, Jang-Yul Kim, Soo Whon Lee, Shun-ichiro Tanaka
    • 学会等名
      The 21st International Materials Research Congress (IMRC2012)
    • 発表場所
      Cancon, Mexico
    • 年月日
      2012-08-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modification of Titania Nanotubes and their Synergistic Enhancement of Environmental and Energy Function, a2012

    • 著者名/発表者名
      T.Sekino, D.J.Park, S.W.Lee, S.-I.Tanaka
    • 学会等名
      The 3rd Symposium for the Global Research Laboratory Program of Korea
    • 発表場所
      KIST, Seoul, Korea
    • 年月日
      2012-02-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 環境低負荷プロセスによる材料表面への低次元ナノ構造酸化物の構築2012

    • 著者名/発表者名
      関野徹、加賀晃樹、田中俊一郎
    • 学会等名
      融合マテリアル第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学中之島センター(大阪市)
    • 年月日
      2012-01-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 溶液化学反応場制御による酸化チタンナノチューブのエネルギー創製機能2012

    • 著者名/発表者名
      関野徹, 朴動鎭, 金長烈, 田中俊一郎
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(横浜市)(基調講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Architecture Control of TiO_2 Nanotubes under Solution Chemical Processing and their Role on DSSC Performance2012

    • 著者名/発表者名
      T.Sekino, J.-Y.Kim, S.Tsukuda, T.Kusunose, S.W.Lee, S.-I.Tanaka
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Eco-Materials Processing and Design (ISEPD2012)
    • 発表場所
      Lijiang Waterfall Hotel (Guilin, China)(Invited)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 常温での溶液化学反応場による金属表面の低次元ナノ構造構築2012

    • 著者名/発表者名
      加賀晃樹, 関野徹, 西田尚敬, 呉本晃一, 田中俊一郎
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(横浜市)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 温での溶液化学反応場によるTi合金表面の低次元ナノ構造構築2012

    • 著者名/発表者名
      加賀晃樹, 関野徹, 西田尚敬, 呉本晃一, 田中俊一郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2012年年会
    • 発表場所
      京都大学(京都市)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Photo-irradiation-induced Phenomena in Functionalized Titania Nanotubes2012

    • 著者名/発表者名
      T.Sekino, D.J.Park, S.Tsukuda, S.W.Lee, S.-I.Tanaka
    • 学会等名
      The CJK2012 Seminar and Spring Workshop
    • 発表場所
      TEMF Hotel (Gyeongju, Korea)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 酸化チタンナノチューブの創製とその光化学機能2011

    • 著者名/発表者名
      関野徹, 朴動鎭, 金長烈, 田中俊一郎
    • 学会等名
      平成23年度化学系学協会東北大会ナノマテリアルコロキウム
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Sm固溶によるTiO2ナノチューブの光学および化学的機能化2011

    • 著者名/発表者名
      関野徹, 朴動鎭, 田中俊一郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム合同セッション
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Architecture and Functions Tuning of Oxide Nanotubes for Solar Energy Conversion2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sekino, J.-Y.Kim, S.-I.Tanaka
    • 学会等名
      The 9th International Meeting of Pacific Rim Ceramic Societies (PacRim9)
    • 発表場所
      Cairns Convention Centre (Cairns, Australia)(Invited)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Photo- and Physico-chemical Functionalization of TiO2 Nanotubes via Rare Earth Doping2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sekino, D.J.Park, J.-Y.Kim, S.W.Lee, S.-I.Tanaka
    • 学会等名
      The 7th International Conference on High-Performance Ceramics (CICC-7)
    • 発表場所
      Xianglu Grand Hotel (Xiamen, China)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Structure and Function Tuning of TiO_2 Nanotubes and their Application to Environmental and Energy Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino
    • 学会等名
      BIT'S 1st Annual World Congress of Nano-S&T
    • 発表場所
      World EXPO Centre (Dalian, China)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Direct Synthesis of Low-dimensional Oxide Nanostructures on Materials Surface via Low Temperature Chemical Processes2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sekino, K.Kaga, T.Miwa, H.Nishida, S.-I.Tanaka
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      Toba Hotel International (Toba, Mie, Japan)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Photoelectrochemical Studies on Anodic TiO_2 Nanotubes as Photoanode in Dye-sensitized Solar Cells2011

    • 著者名/発表者名
      N.F.Fahim, T.Sekino
    • 学会等名
      The 9th International Meeting of Pacific Rim Ceramic Societies (PacRim9)
    • 発表場所
      Cairns Convention Centre (Cairns, Australia)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 触媒調製ハンドブック(第5編光触媒第6節TiO_2ナノチューブ)2011

    • 著者名/発表者名
      関野徹(分筆)
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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