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2019 年度 実績報告書

3次元金属ナノ構造量産プロセスとキラル機能探索

計画研究

研究領域配位アシンメトリー:非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 16H06515
研究機関同志社大学

研究代表者

彌田 智一  同志社大学, ハリス理化学研究所, 教授 (90168534)

研究分担者 鎌田 香織  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 進学課程, 講師 (00361791)
金 仁華  神奈川大学, 工学部, 教授 (60271136)
研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード金属マイクロコイル / バイオテンプレート / キラルシリカ / 光学活性 / キラル転写 / テラヘルツ電磁応答 / 不斉有機酸
研究実績の概要

バイオテンプレート技術によるらせん藻類由来の金属マイクロコイルとその電磁応答特性の解明(彌田・鎌田)と、キラルシリカ転写技術による金属、酸化物、ポリマー、シリコンなど多彩なキラルナノ材料の創成(金)について、これまでの成果と技術課題を踏まえ、グループ内外、領域内外の連携を通じたさらなる展開を行った。
1.金属マイクロコイル1本のテラヘルツ近接場顕微鏡による再放射パターン実測(彌田):テラヘルツ光パルス励起による30-40μm径の金属マイクロコイル1本からの再放射パターンから、金属マイクロコイル分散シートの異常に高いテラヘルツ波吸収が金属特有の連鎖的な吸収・再放射によることがわかった。
2.金属マイクロコイルの配向分散体とミリ波・テラヘルツ帯電磁応答(彌田・鎌田):金属マイクロコイルの磁場配向分散シートのX線マイクロCT測定による全コイルの位置・配向情報とテラヘルツイメージングによるミリメートル分解能の透過・反射マッピングを行った。コイル配向と電磁応答の相関抽出の基礎データを取得した。
3.キラルシリカのキラル転写(金):独自の作製プロセスによるキラルシリカを創成し、異種材料へのキラル転写を検討した。金錯イオンの吸着・還元・シリカ除去による金ナノ粒子の表面局在プラズモン吸収領域に円二色性が現れた.さらに、水熱合成によるナノゾル化,Mg還元によるシリコン化,レゾルシノール樹脂およびその炭化物への転写にも成功した.総じて、シリカのキラル情報を有機高分子、金属ナノ粒子へ転写する手法、シリカのキラル情報を円偏光発光に展開する手法を開発した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

1.テラヘルツ光パルス励起による独自の作成技術による世界最小量産化、金属マイクロコイル1本からの再放射パターンを実時間、実空間、周波数分解で世界ではじめて計測した
2.独自のケイ素中心キラルシリカを創成し、異種材料へのキラル機能転写を世界ではじめて実証した。特に、希土類酸化物からの円偏光発光をはじめて実現した。
3.バイオテンプレート技術による世界最小量産化の金属μコイルの事業化に向けた技術移転がスタートした。

今後の研究の推進方策

本年度は、バイオテンプレート技術によるらせん藻類由来の金属マイクロコイルとその電磁応答特性の解明(彌田・鎌田)と、キラルシリカ転写技術による金属、酸化物、ポリマー、シリコンなど多彩なキラルナノ材料の創成(金)について、これまでの成果と技術課題を踏まえ、グループ内外、領域内外の連携を通じたさらなる展開を行い、広い視点からアシンメトリー・キラル機能としてまとめる。
1.金属マイクロコイル1本のテラヘルツ近接場顕微鏡による再放射パターン実測(彌田):テラヘルツ光パルス励起による金属マイクロコイル1本からの再放射パターンから、金属マイクロコイル分散シートの異常に高いテラヘルツ波吸収が金属特有の連鎖的な吸収・再放射によることがわかった。再放射は、軸方向と垂直方向に異方的に起こるので、コイル2本の配置に依存した再放射・吸収プロセスの可視化を試みる。
2.金属マイクロコイルの配向分散体とミリ波・テラヘルツ帯電磁応答(彌田・鎌田):金属マイクロコイルの磁場配向サンプルのコイル配向と電磁応答の相関抽出を試みる。
3.次世代電波吸収体としての金属マイクロコイル分散材料の開発(彌田・鎌田・金): 2019年度より、藻類由来金属マイクロコイルによる次世代電波吸収体の開発に向けて、P社が事業化に向けた研究開発を推進している。幅広い用途開発に向けた材料化基礎研究を推進する。
4.キラルシリカ材料の創成(金):昨年度は、シリカのキラル情報を有機高分子、金属ナノ粒子へ転写する手法、シリカのキラル情報を円偏光発光に展開する手法ついて検討し、期待できる結果を得た。今年度は、キラルシリカ系複合材料を用いるラマンスペクトル増幅について検討し、キラルシリカと通常のラマン分光法を合わせたエナンチオマー識別手法の確立を目指す。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Rutgers University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Rutgers University
  • [国際共同研究] Beijing Univ. Chemical Technology/Southeast University/Beihang University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Beijing Univ. Chemical Technology/Southeast University/Beihang University
    • 他の機関数
      1
  • [雑誌論文] Synthesis of well-defined block copolymer composed of flexible amphiphilic poly(ethylene glycol) and hydrophobic liquid crystalline segments by living coordination polymerization of allene derivatives and its application to thin film with perpendicularly oriented cylindrical nanostructure2020

    • 著者名/発表者名
      Koyuki Sakai, Hiroki Nishiyama, Shinsuke Inagi, Ikuyoshi Tomita, Yusuke Hibi, Motonori Komura, Keiji Nose, Tomokazu Iyoda
    • 雑誌名

      J. Poly. Sci.

      巻: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1002/pol.20190165

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transfer of Chiral Information from Silica Host to Achiral Luminescent Guests: A Simple Approach to Accessing Circularly Polarized Luminescent Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Seiji Tsunega, Ren-Hua Jin, Takuya Nakashima, Tsuyoshi Kawai
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 85 ページ: 596-596

    • DOI

      10.1002/cplu.201900615

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A unique polymersome covered by loop-cluster polyamine corona2020

    • 著者名/発表者名
      Wen-Li Wang and Ren-Hua Jin
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 10 ページ: 13260-13266

    • DOI

      10.1039/C9RA10704E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ice/Salt-Assistant Synthesis of Ultrathin Two-Dimensional Micro/Mesoporous Iron and Nitrogen Co-doped Carbon as an Efficient Electrocatalyst for Oxygen Reduction2019

    • 著者名/発表者名
      Hanyu Li, Xhengping Zhang, Tomokazu Iyoda, Meiling Dou, Feng Wang
    • 雑誌名

      Chem. A Eur. J.,

      巻: 25 ページ: 5768-5776

    • DOI

      10.1002/chem.201900306

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chiroptical phenolic resins grown on chiral silica bonding amine residues2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Tsunega, Patcharapon Kongpitak, and Ren-Hua Jin
    • 雑誌名

      Polym. Chem.

      巻: 10 ページ: 3535-3546

    • DOI

      10.1039/C9PY00543A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral Nucleating Agents Affecting the Handedness of Lamellar Twist in the Banded Spherulites in Poly(ε-Caprolactone)/Poly(Vinyl Butyral) Blends2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ikehara, Toshiyuki Kataoka, Manabu Inutsuka, and Ren-Hua Jin,
    • 雑誌名

      Macro Letters

      巻: 8 ページ: 871-874

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.9b00416

    • 査読あり
  • [学会発表] 金属μコイル分散シートの作製とミリ波電磁波吸収・遮蔽特性2019

    • 著者名/発表者名
      彌田智一
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] GHz-THz Electromagnetic Response with Biotemplated Metal Microcoils2019

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu IYODA
    • 学会等名
      Molecular Chirality
  • [学会発表] GHz-THz Electromagnetic Response of Biotemplated Metal Microcoils2019

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu IYODA
    • 学会等名
      The 10th International Symposium of Integrated Molecular/Materials Science and Engineering
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオテンプレート技術 ~らせん藻類から微小金属コイルの量産とTHz電波吸収へ~2019

    • 著者名/発表者名
      彌田智一
    • 学会等名
      門おづくり先端技術セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] キラルシリカ反応場を用いたキラル材料の創出2019

    • 著者名/発表者名
      恒賀 聖司・金 仁華
    • 学会等名
      第23回ケイ素化学協会シンポジウム
  • [学会発表] シリカ系キラル無機材料構築におけるテンプレートのエナンチオマーエクセスの効果2019

    • 著者名/発表者名
      太田 恵唯・恒賀 聖司・貝掛 勝也・金 仁華
    • 学会等名
      第23回ケイ素化学協会シンポジウム
  • [学会発表] Asymmetric Radical Polymerization of Vinyl Monomers in the Mediation of Chiral Silica2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Tsunega, Sora Sato, and Ren-Hua Jin
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
  • [学会発表] キラル酸化チタン合成における有機系テンプレートの効果2019

    • 著者名/発表者名
      太田 恵唯・恒賀 聖司・金 仁華
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
  • [学会発表] アミド縮合剤を用いたキラル残基を有するマイクロ粒子の合成2019

    • 著者名/発表者名
      服部 沙莉菜・金 仁華
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
  • [学会発表] Endowing metallic nanoparticles with chirality employing asymmetric silica as chiral sources2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Tsunega, Ren-Hua Jin
    • 学会等名
      Sixth International Symposium Frontiers in Polymer Science
  • [学会発表] Chiral silica synthesized by crystalline catalytic templates composed of enantiomer excess2019

    • 著者名/発表者名
      Kei Ohta, Seiji Tsunega, Ren-Hua Jin
    • 学会等名
      Sixth International Symposium Frontiers in Polymer Science
  • [学会発表] 高分子系触媒型テンプレートによるキラル酸化チタンの合成2019

    • 著者名/発表者名
      太田恵唯, 恒賀聖司, 金仁華
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会・シンポジウム開催] The 10th International Symposium of Integrated Molecular/Materials Science and Engineering2019

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公開日: 2021-01-27  

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