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2014 年度 実績報告書

有機分子制御型無機結晶の合成と融合機能の開拓

計画研究

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 22107010
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

今井 宏明  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70255595)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード融合マテリアル / 分子制御プロセス / 階層構造 / メソクリスタル / ナノ結晶間隙 / 炭酸カルシウム / クロマトグラフィー / 有機結晶
研究実績の概要

メソクリスタル構造は、単結晶性と高い比表面積を併せ持ち、ユニークな機能を示す。本研究課題では、バイオミネラル類似のメソクリスタル構造を多様な物質系において作製し、環境エネルギー関連材料、生体材料、高強度材料への応用や動的機能などの融合機能の開拓を目指している。
平成26年度は、メソクリスタル構造の有するナノ結晶の間隙に着目した2つの応用展開を行った。
1つ目として、このナノ結晶の間隙を利用することで、有機分子の分離・精製を行う分離材料を作製した。炭酸カルシウムナノ結晶から構成されるバイオミネラルを粉砕し、薄層クロマトグラフィー板およびフラッシュクロマトグラフィーの固定相を作製した。実際に、フェノール性水酸基を有する様々な有機分子の分離を行った。バイオミネラルの階層構造により、1次粒子であるナノ結晶の間隙を吸着サイト、2次粒子であるナノ結晶の集合構造を溶出液の流路とした分離材料を作製することができた。
2つ目の成果として、メソクリスタルを構成するナノ結晶の間隙を利用し、有機結晶へ階層構造を付与する技術を進展させた。ナノ結晶間隙へのモノマー液体を導入・重合を経て、有機高分子材料への階層構造の転写を行う手法の多様な系への適用、転写過程の詳細な観察を行った。また、このナノ結晶間隙への有機結晶の融液からの導入を行うことで、有機結晶の階層的な構造の制御が可能であった。さらに、このナノ結晶間隙に閉じ込めた有機結晶の特異な熱物性として、凝固点の上昇を観測した。
以上より、メソクリスタル構造の有するナノ結晶の間隙は、多孔質材料として多様な応用が可能であることが示された。

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。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Polymer-mediated Dendritic Growth of a Transition Metal Salt Crystal as a Template for Morphogenesis2015

    • 著者名/発表者名
      Yuya Oaki, Ryo Muramatsu, and Hiroaki Imai,
    • 雑誌名

      Polym. J.

      巻: 47 ページ: 183-189

    • DOI

      10.1038/pj.2014.113

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Incorporation of Organic Crystals in the Interspace of Oriented Nanocrystals: Morphologies and Properties2015

    • 著者名/発表者名
      Yurika Munekawa, Yuya Oaki, Kosuke Sato and Hiroaki Imai
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 7 ページ: 3466-3473

    • DOI

      10.1039/C4NR05317F

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hierarchical CaCO3 Chromatography: A Stationary Phase Based on Biominerals2015

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Sato, Yuya Oaki, Daisuke Takahashi, Kazunobu Toshima, Hiroaki Imai
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 21 ページ: 5034-5040

    • DOI

      10.1002/chem.201405724

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Advanced Biomimetic Approach for Crystal Growth in Nonaqueous Media: Morphology and Orientation Control of Pentacosadiynoic Acid and the Applications2015

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Okaniwa, Yuya Oaki, Soichiro Kaneko, Kazuki Ishida, Hideyuki Maki and Hiroaki Imai
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 27 ページ: 2627-2632

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.5b00418

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solvent-free Synthesis, Coating and Morphogenesis of Conductive Polymer Materials through Spontaneous Generation of Activated Monomers2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Muramatsu, Yuya Oaki, Kento Kuwabara, Kosei Hayashi, Hiroaki Imai,
    • 雑誌名

      Chem. Commun

      巻: 50 ページ: 11840-11843

    • DOI

      10.1039/C4CC05171H

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Size-Dependent Thermochromism through Enhanced Electron-Phonon Coupling in 1 nm Quantum Dots2014

    • 著者名/発表者名
      Haruna Tamaki, Hiroto Watanabe, Sachiko Kamiyama, Yuya Oaki and Hiroaki Imai
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 ページ: 10706-10709

    • DOI

      10.1002/anie.201406330

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Basicity-controlled Synthesis of Li4Ti5O12 Nanocrystals by a Solvothermal Method2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kageyama, Yuya Oaki, Hiroaki Imai
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 4 ページ: 44124-44129

    • DOI

      10.1039/c4ra06646d

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Band Structure of Sub-Nanometer WO3 Quantum Dots2014

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki, Hiroto Watanabe, Yuya Oaki and Hiroaki Imai
    • 学会等名
      2014 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Boston, Massachusetts, USA
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-05
  • [学会発表] Synthesis and Application of Sub-Nanometer Sized Transition Metal Oxide Quantum Dots2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Watanabe, Shogo Ota, Takafumi Suzuki, Yuya Oaki and Hiroaki Imai
    • 学会等名
      2014 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Boston, Massachusetts, USA
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-05
  • [学会発表] Bio-inspired Synthesis of Nanostructured Crystals2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Imai, Yuya Oaki and Eiji Hosono
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-04
  • [学会発表] Inorganic-Composite Nanosheets Based on Monolayers of Transition Metal Oxides2014

    • 著者名/発表者名
      Masashi Honda, Yuya Oaki and Hiroaki Imai
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-04
  • [学会発表] Synthesis and Application of Supermicroporous Silica for Fision Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Watanabe, Shoichi Somekawa, Yasuto Fujimaki, Shogo Ota, Takafumi Suzuki, Yuya Oaki and Hiroaki Imai
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-04
  • [学会発表] Direction Control of Oriented Assembly for 1D, 2D, and 3D Mesocrystals Using Anisotropic Rectangular Nanoblocks2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Imai, Yoshitaka Nakagawa, Hiroyuki Kageyama and Yuya Oaki
    • 学会等名
      Materials Research Society
    • 発表場所
      San Francisco, California, USA
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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