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半導体ナノシート液晶を基盤とする動的融合系の構築と光エネルギー変換

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 23107511
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
研究機関九州工業大学

研究代表者

中戸 晃之  九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10237315)

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)
キーワード無機ナノシート / コロイド液晶 / 階層構造 / 光触媒 / ソフトマテリアル / 層状半導体 / 粘土 / コロイド / 液晶 / 光エネルギー変換
研究実績の概要

無機層状結晶を剥離させて得られるナノシートが形成する液晶(ナノシート液晶)は、ソフトマターの属性をもつ無機物質系である。本研究では、半導体光触媒活性をもつ層状ニオブ酸のナノシート液晶をベースとして、光エネルギー変換機能をもつ融合マテリアルを構築する。通常は剛直部位となる無機ユニットにソフトマターを用いることで、系全体に柔軟性をもたせ、柔軟性による動的特性にもとづいて光機能を発現する材料系の開発をめざしている。平成25年度は、前年度に達成したナノシート液晶の高次配向を深度化するとともに、ナノシート液晶の高次配向による光触媒反応の制御を検討した。
ニオブ酸ナノシート液晶の配向を外場によって変化させ、ミリメートルレベルのマクロに制御された構造をもつマクロ組織体の作成に成功した。組織体は、ナノシート液晶のインキュベーションと、液晶への電場と重力の多重印加とによって形成させた。まず、液晶のインキュベーションによって、一辺2マイクロメートル程度のナノシートが集積し、サブミリメートルサイズのドメイン(タクトイド)が得られた。さらにこのタクトイドが2次構造単位となって、外場によって配向し、ミリメートルサイズの組織構造を形成した。その際、電場と重力を平行に印加すると網目状の組織が、電場と重力を互いに垂直に印加すると縞状の組織が、それぞれ得られた。
次に、ナノシートが一方向に配列した縞状の組織体を用いて色素の光触媒分解を行ったところ、組織体の構造にもとづいて反応が制御されることが分かった。ナノシートにシアニン色素を吸着させて偏光紫外光を照射すると、色素の分解速度は、入射偏光の向きと光触媒であるナノシートの向きとが一致したときに大きくなった。
以上より、「ナノシート液晶の動的な構造を利用した光機能制御」という本研究の基本概念を実証する結果が得られた。

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

    (27件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of Clay-Water Interface on the Photoindued Electron Transfer from Ruthenium-bipyridyl Complex to Methylviologen2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, S. Watanabe, T. Fujita, E. Mouri
    • 雑誌名

      Clay Science

      巻: 0 ページ: 0-0

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pickering Emulsions Prepared by Layered Niobate K4Nb6O17 Intercalated with Organic Cations and Photocatalytic Dye Decomposition in the Emulsions T. Nakato2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, H. Ueda, S. Hashimoto, R. Terao, M. Kameyama, E. Mouri
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 4 号: 8 ページ: 4338-4347

    • DOI

      10.1021/am300987x

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liquid Crystalline Inorganic Nanosheet Colloids Derived From Layered Materials2012

    • 著者名/発表者名
      N. Miyamoto, T. Nakato
    • 雑誌名

      Israel Journal of Chemistry

      巻: 52 号: 10 ページ: 881-894

    • DOI

      10.1002/ijch.201200033

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 半導体ナノシート液晶2012

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之, 毛利恵美子
    • 雑誌名

      未来材料

      巻: 12(7) ページ: 10-15

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced Electron Transfer between Ruthenium-bipyridyl Complex and Methylviologen in Suspensions of Smectite Clays2012

    • 著者名/発表者名
      T.Nakato, S.Watanabe, Y.Kamijo, Y.Nono
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 116 号: 15 ページ: 8562-8570

    • DOI

      10.1021/jp2118899

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Au-loaded Niobate Nanosheets and Their Plasmon-driven Photochemical Reaction2011

    • 著者名/発表者名
      T.Nakato, T.Kasai
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 65 号: 23-24 ページ: 3402-3404

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2011.07.064

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Electrooptic Behavior of the Liquid Crystals of Colloidal Inorganic Nanosheets Prepared from a Layered Niobate2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nono, T. Nakato
    • 学会等名
      ZMPC 2012 (International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals)
    • 発表場所
      Hiroshima, Japan
    • 年月日
      2012-07-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートが形成する異方的柔構造と光機能2012

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県)(特別企画講演)
    • 年月日
      2012-03-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電場によるニオブ酸ナノシート液晶の構造形成2012

    • 著者名/発表者名
      南野佳宏, 中田宗隆, 中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 半導体と粘土のナノシートを混合した分散体が形成する相分離構造2012

    • 著者名/発表者名
      高橋篤史, 宮元展義, 山内悠輔, 中戸晃之
    • 学会等名
      第50回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      国際ファッションセンター(東京都)
    • 年月日
      2012-01-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Liquid Crystals of Inorganic Nanosheets: Generation, Structure, and Properties2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, Y. Nono, D. Yamaguchi
    • 学会等名
      NanoThailand 2012
    • 発表場所
      Kohn Kaen, Thailand
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ソフトマターとしての無機ナノシート2012

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会低次元系光機能材料研究会第1回サマーセミナー
    • 発表場所
      福岡工業大学、福岡市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無機ナノシート液晶による動的低次元系の構築と機能2012

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会低次元系光機能材料研究会第1回研究講演会
    • 発表場所
      物質・材料研究機構、つくば市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Liquid Crystals of Inorganic Nanosheets Prepared from Layered Oxides: Electric Alignment and Phase Separation2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, Y. Nono, A. Takahashi
    • 学会等名
      IACIS 2012 (International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference)
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Electric Alignment of Colloidal Liquid Crystals of Semiconducting Oxide Nanosheets and Their Application to Photocatalytic Systems2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, Y. Nono, M. Nakata, E. Mouri
    • 学会等名
      24th International Liquid Crystal Conference (ILCC 2012)
    • 発表場所
      Mainz, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Revisited Photoinduced Electron Transfer between Ruthenium Complex and Methylviologen in Suspensions of Smectite Clays2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato, S. Watanabe, E. Mouri
    • 学会等名
      2nd Asian Clay Conference
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 半導体ナノシート液晶のスマート光化学系への展開2011

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      島根大学S-グリーン・ライフナノ材料プロジェクト研究講演会
    • 発表場所
      島根大学(島根県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシート液晶の創製と展開2011

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      液晶学会2011年度化学・材料フォーラム講演会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 無機層状化合物溶液の液晶物性2011

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      第42回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      信州大学工学部(長野県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Inorganic Nanosheet Liquid Crystals Applicable as Novel Platforms for Biosensing2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Nono, T.Nakato
    • 学会等名
      4th Japan-Korea Joint Symposium on Bio-microsensing Technology
    • 発表場所
      九州工業大学(福岡県)
    • 年月日
      2011-10-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electric Alignment of Nanosheet Liquid Crystals Prepared by Exfoliation of a Layered Niobate2011

    • 著者名/発表者名
      T.Nakato, Y.Nono
    • 学会等名
      1st International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      鳥羽国際ホテル(三重県)
    • 年月日
      2011-10-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 粘土懸濁液中の光誘起電子移動-粒子の集合状態による制御2011

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之, 渡辺頌子
    • 学会等名
      第55回粘土科学討論会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-09-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 粘土-半導体相分離ナノシート分散体の構造形成2011

    • 著者名/発表者名
      高橋篤史, 宮元展義, 山内悠輔, 中戸晃之
    • 学会等名
      第55回粘土科学討論会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-09-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ニオブ酸ナノシート液晶の電場配向と光反応,第55回粘土科学討論会2011

    • 著者名/発表者名
      南野佳宏, 中戸晃之
    • 学会等名
      第55回粘土科学討論会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-09-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Photoinduced Electron Transfer between EDTA, Ruthenium-Bipyridyl Complex, and Viologen Molecules in Clay Suspensions2011

    • 著者名/発表者名
      T.Nakato, S.Watanabe, Y.Nono
    • 学会等名
      Euroclay 2011 Conference
    • 発表場所
      Antalya, Turkey
    • 年月日
      2011-06-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electric Alignment of Liquid Crystalline Colloidally Dispersed Nanosheets Prepared by Exfoliation of Layered Oxides2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Nono, T.Nakato
    • 学会等名
      Euroclay 2011 Conference
    • 発表場所
      Antalya, Turkey
    • 年月日
      2011-06-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 革新機能材料の開発と応用展開(高木克彦、笹井亮監修)2012

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 出版者
      シーエムシー出版(印刷中)
    • 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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