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低次元酸化物ナノ材料の高次構造と機能の融合

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 25107704
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
研究機関大阪大学 (2014)
東北大学 (2013)

研究代表者

関野 徹  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20226658)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014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)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013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 / 自己組織化 / 表面界面物性 / 低次元ナノ構造 / 吸着 / 光触媒 / 構造機能融合 / 生体適合性 / 表面・界面物性 / 生体材料 / 融合マテリアル / 高次機能
研究実績の概要

高次に構造設計および制御された低次元酸化物ナノ構造体を、自己組織化的に多様な基材表面へ直接形成させ、低次元ナノ構造と材料物性とを共生させることで優れた環境調和機能や生体適合性などの多機能を獲得した構造-機能融合マテリアルの創出とその機能応用を目的とした研究を実施し、以下の知見を得た。
金属Tiおよび合金を化学処理することで表面に得たポーラスナノネットワーク構造では、ナノシート構造表面のリン酸およびカルシウムイオン吸着量は低い一方、比較的高い温度で処理し、ナノチューブ(TNT)を主構造とした表面で高い事を見いだし、リン酸カルシウムなどの易析出性など生体適合性表面を構築する指針を得た。
紫外線照射中のラジカル発生量を電子スピン共鳴(ESR)により測定した結果、照射単位面積当たりの活性酸素ラジカル生成量は通常の光触媒であるチタニアナノ粒子に比較して大きく、熱処理で更に向上させることに成功した。
特異な低次元ナノ構造-物理光化学機能共生に基づく融合マテリアルの創成へ向け、多層CNTをコアとしTNTをシェルとした1次元コアシェル型ナノコンポジット創成に初めて成功した。このナノコンポジットではメチレンブルー(MB)有機色素吸着特性に優れると共に、紫外光照射では優れた光触媒分解特性を示すなど、低次元異方ナノ複合構造の優位性を実証した。
チタニアナノチューブの格子構造レベルでの制御を元素固溶法により行い、固溶型TNTでは純粋なTNT同様に高いMB色素吸着特性を示し、特に2種類の元素固溶TNTではより著しいMB吸着特性を認めた。更に可視光照射条件下でも高い光触媒特性を示し、化学組成および特有な層状化合物状の結晶構造などに由来した効果と考察し、格子レベル融合により極めて優れた環境機能が融合したナノマテリアル創成に成功した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 14件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide on bone marrow mesenchymal stem cell osteogenesis on a titanium nanosurface2015

    • 著者名/発表者名
      H. Xing, Y. Taguchi, S. Komasa, I. Yamawaki, T. Sekino, M. Umeda, and J. Okazaki
    • 雑誌名

      Journal of Periodontology

      巻: 86 号: 3 ページ: 448-455

    • DOI

      10.1902/jop.2014.140386

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of Titanium Dioxide Nanotubes to Tooth Whitening2014

    • 著者名/発表者名
      Obito Komatsu, Hisataka Nishida, Tohru Sekino, and Kazuyo Yamamoto
    • 雑誌名

      Nano Biomedicine

      巻: 6 ページ: 63-72

    • NAID

      130005130559

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 化学反応場制御による低次元ナノ構造チタニアの創製と高次機能2014

    • 著者名/発表者名
      関野 徹,田中俊一郎
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 53 ページ: 546-549

    • NAID

      130004709922

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] EDTA mediated microwave hydrothermal synthesis of WO3 hierarchical structure and its photoactivity under simulated solar light2014

    • 著者名/発表者名
      R. Adhikari, G. Gyawali, T.H. Kim, T. Sekino, S.W. Lee
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Chemical Engineering

      巻: 2 号: 3 ページ: 1365-1370

    • DOI

      10.1016/j.jece.2014.02.019

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Understanding the infrared to visible upconversion luminescence properties of Er3+/Yb3+ co-doped BaMoO4 nanocrystals,2014

    • 著者名/発表者名
      R. Adhikari, J. Choi, R. Narro-Garcia, E. De La Rosa, T. Sekino, S.W. Lee
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 216 ページ: 36-41

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2014.04.013

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Nanosheet Surface Structure of Titanium Alloys on Cell Differentiation2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Komasa, Tetsuji Kusumoto, Yoichiro Taguchi, Hiroshi Nishizaki, Tohru Sekino, Makoto Umeda, Joji Okazaki, and Takayoshi Kawazoe
    • 雑誌名

      Journal of Nanomaterials

      巻: 2014 号: 1

    • DOI

      10.1155/2014/642527

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Osteogenic activity of titanium surfaces with nanonetwork structures2014

    • 著者名/発表者名
      H. Xing, S. Komasa, Y. Taguchi, T. Sekino, and J. Okazaki
    • 雑誌名

      Int. J. Nanomed.

      巻: 9 ページ: 1741-1755

    • DOI

      10.2147/ijn.s58502

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell Differentiation on Nanoscale Features of a Titanium Surface: Effects of Deposition Time in NaOH Solution2014

    • 著者名/発表者名
      T. Fujino, Y. Taguchi, S. Komasa, T. Sekino, M. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Hard Tissue Biology

      巻: 23 号: 1 ページ: 63-70

    • DOI

      10.2485/jhtb.23.63

    • NAID

      130004480639

    • ISSN
      1341-7649, 1880-828X
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Structure Tuning of Titania Nanotubes for Physical-photochemical Multi-functionalization2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino
    • 学会等名
      TMS2015 144th Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      Orlando, FL (USA)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Materials Tuning of Titania Nanotubes and their Energy Applications2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino
    • 学会等名
      Materials Challenges in Alternative & Renewable Energy (MCARE 2015)
    • 発表場所
      Jeju (Korea)
    • 年月日
      2015-02-24 – 2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure Tuning of Titania Nanotubes for Solar Energy Conversion2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino
    • 学会等名
      International Conference on Sustainable Energy Technology
    • 発表場所
      Coimbatore (India)
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modification of Titania Nanotubes by Metal-doping and their Physico- and Photo-chemical Functions2014

    • 著者名/発表者名
      Hisataka Nishida, Hiroaki Sugiyama, Shun-Ichiro Tanaka, and Tohru Sekino
    • 学会等名
      The 18th SANKEN International Symposium
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府茨木市)
    • 年月日
      2014-12-10 – 2014-12-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nanoscale Hybridization of Oxide Nanotubes for Multi-functionalization2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Hybrid Materials and Processing
    • 発表場所
      Busan (Korea)
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photophysical-chemial Multifunctionalization of Low-dimensional Oxides Nanostructures via Advanced Fusional Structure Control2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino, H. Nishida, and K. Kuremoto
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Modofication of Titania Nanotubes by Ru-doping and Their Optical and Physico-chemical Properties2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sugiyama, and T. Sekino
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Competitive Materials and Technology Processes (IC-CMTP3)
    • 発表場所
      Miskolc (Hungary)
    • 年月日
      2014-10-06 – 2014-10-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Direct Formation of Porous Nano-architectures on Ti-based Metal Surfaces by Solution Chemical Processing and Their Biocompatible Functions2014

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino, Koki Kaga, Hisataka Nishida, Koh-Ichi Kuremoto, and Shun-Ichiro Tanaka
    • 学会等名
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • 発表場所
      福岡大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Materials Tuning of Titania Nanotubes and their Physico-photochemical Multifunctions2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino
    • 学会等名
      The 5th International Congress on Ceramics (ICC5)
    • 発表場所
      Beijing (China)
    • 年月日
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Materials Tuning of Titania Nanotubes for Physicochemical and Photochemical Multifunctionalization2014

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino, Hiroki Tsukamoto, Hiroaki Sugiyama, Tae-Ho Kim, Soo Wohn Lee, and Shun-Ichiro Tanaka
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Functional Materials (ISFM2014)
    • 発表場所
      Singapore (Singapore)
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Multifunctional Titania Nanotubes for Energy and Environmental Applications2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino
    • 学会等名
      Energy Material Nanotechnology (EMN) Summer Meeting 2014
    • 発表場所
      Cancun (Mexico)
    • 年月日
      2014-06-09 – 2014-06-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Low-dimensional oxide nanomaterials - Design, structure and multifunctions for sustainable eco-society2014

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Eco-materials Processing and Design (ISEPD2014)
    • 発表場所
      Hanoi, Vietnam
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure tuning of titania nanotubes and their environmental and energy multifunctions2013

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Materials for Advanced Technology (ICMAT2013),
    • 発表場所
      Suntec, Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanostructure modification of titania nanotubes and their physicochemical functions2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino, S.H. Kim, H. Tsukamoto, T. H. Kim, S. W. Lee, S.-I. Tanaka
    • 学会等名
      IUPAC 9th International Conference on Novel Materials and Synthesis (NMS-IX)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of low-dimensional nanocomposites based on titania nanotubes and their multi-function2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sekino, S.-H. Kim, T.-H. Kim, S. W. Lee, S.-I. Tanaka
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Advanced Ceramics and Technology for Sustainable Energy Applications toward a Low Carbon Society (ACTSEA2014)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of oxides nano-architecture on Ti-based metal surfaces by solution chemical route and their biocompatibility2013

    • 著者名/発表者名
      Tohru Sekino, Koki Kaga, Se-Hoon Kim, Hisataka Nishida, Yoshitomo Honda, Koh-Ichi Kuremoto, Shun-Ichiro Tanaka
    • 学会等名
      The 30th International Japan-Korea Seminar on Ceramics (J-K Ceramics 30)
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低次元酸化物ナノ材料の構造修飾と多元的機能の展開2013

    • 著者名/発表者名
      関野 徹, 塚本浩兆, 金 世勳, Tae-Ho Kim, Soo Wohn Lee, 田中俊一郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第26回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      信州大学、長野県長野市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/mmp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 融合マテリアル 研究プロジェクト A02班研究内容紹介

    • URL

      http://www.fusion-materials.org/members/project/tohru-sekino.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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