カーボンナノケージ空間のバイオ・超分子分野への応用

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18033059
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 有賀 克彦 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ有機センター, グループリーダー (50193082)
• 研究分担者: VINU Ajayan 独立行政法人物質・材料研究機構, 燃料電池材料センター, 主任研究員 (50421425)
• キーワード: ナノ構造 / 超分子化学 / 環境 / 生体材料 / 反応・分離工学

研究概要

カーボンナノケージ作製においては、鋳型としてケージ型のメソポーラスシリカKIT-5を用いることにより、入り組んだケージ構造のメソポーラスカーボンが得る。具体的には、炭素源であるショ糖を鋳型であるシリカ構造に封入し、熱処理による重合化と炭化のプロセスを経て、最終的にフッ化水素酸でシリカ部分を選択的に溶出することによってカーボンナノケージを合成した。カーボンナノケージの詳細構造を高解像度の透過型電子顕微鏡(HRTEM)観察によって検討したところ、高い規則性の孔構造が確かめられた。窒素吸着・脱着挙動より、平均孔径は5.2nmであり、広い部分のケージ径は15.0nmとなることがわかった。作製条件を変化させ検討し最適伸されたカーボンナノケージの比表面積および比孔容積の値は、それぞれ1600m^2g^<-1>および2.10cm^3g^<-1>であり、代表的なメソポーラスカーボンCMK-3の値(比表面積1260m^2g^<-1>および比孔容積1.1cm^3g^<-1>)や合成温度を変えて改質した鋳型を用いて作製したCMK-3の値(比表面積1350m^2g^<-1>および比孔容積1.6cm^3g^<-1>)をはるかに凌ぐことがわかった。カーボンナノケージに対する様々な生理活性物質の吸着を検討した結果、活性炭やCMK-3などに比べて非常に高い吸着能を示し、ヒスチジンなどのアミノ酸、カテキンなどのフラボノイド、α-トコフェロール(ビタミンE)などのビタミシ等の有用物質の抽出回収や、ノニルフェノールなどの内分泌かく乱物質等の有害物質の除去に優れた能力を示すことが明らかとなった。カーボンナノケージは、タンパク質などの大きな生体物質の吸着にも有利である。リゾチームの吸着挙動は、従来の炭素物質を大きくしのぎ、26.5μmol/gという値が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Lysozyme Adsorption onto Mesoporous Materials : Effect of Pore Geometry and Stability of Adsorbents (2007)
  • 著者名/発表者名: Vinu, Ajayan, Miyahara, Masahiko, Hossain, Kazi Zakir, Takahashi, Motoi, Balasubramanian, Veerappan Vaithilingam, Mori, Toshiyuki, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 7(3) ページ: 828-832
• [雑誌論文] Catalysis of a Peptidic Micellar Assembly Covalently Immobilized within Mesoporous Silica Channels : Importance of Amphiphilic Spatial Design (2007)
  • 著者名/発表者名: Otani, Wataru, Kinbara, Kazushi, Zhang, Qingmin, Ariga, Katsuhiko, Aida, Takuzo
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 13(6) ページ: 1731-1736
• [雑誌論文] Adsorption Myoglobin over Mesoporous Silica Molecular Sieves : Pore Size Effect and Pore-Filling Model (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyahara, Masahiko, Vinu, Ajayan, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng. C 27(2) ページ: 232-236
• [雑誌論文] Controlling the Textural Parameters of Mesoporous Carbon Materials (2007)
  • 著者名/発表者名: Vinu, A., Srinivasu, P., Takahashi, M., T.Mori, T., Balasubramanian, V.V., Ariga, K.
  • 雑誌名: Microporous Mesoporous Mater. 100(1-3) ページ: 20-26
• [雑誌論文] Halogen-Free Acylation of Toluene over FeSBA-1 Molecular Sieves (2007)
  • 著者名/発表者名: Vinu, A., Krithiga, T., Gokulakrishnan, N., Srinivasua, P., Anandana, S., Ariga, K., Murugesan, V., Balasubramaniand, V.V., Mori, T.
  • 雑誌名: Microporous Mesoporous Mater. 100(1-3) ページ: 87-94
• [雑誌論文] Mesoporous Nitrides through Nano-Hard Templating Techniches (2007)
  • 著者名/発表者名: Vinu, Ajayan, Anandan, Srinivasan, Gokulakrishnan, Narasimhan, Srinivasu, Pavuluri, Mori, Toshiyuki, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: Solid State Phenom. 119 ページ: 291-294
• [雑誌論文] Photocatalytic Activity of La-Doped ZnO for the Degradation of Monocrotophos in Aqueous Suspension (2007)
  • 著者名/発表者名: Anandan, S., Vinu, A., Sheeja Lovely, K.P.L., Gokulakrishnan, N., Srinivasu, P., Mori, T., Murugesan, V., Sivamurugan, V., Ariga, K.
  • 雑誌名: J. Mol. Catal. A-Chem. 266(1-2) ページ: 149-157
• [雑誌論文] Adsorption of L-Histidine over Mesoporous Carbon Molecular Sieves (2006)
  • 著者名/発表者名: Vinu, A., Hossain, K.Z., Satish Kumar, G., Ariga, K.
  • 雑誌名: Carbon 44(3) ページ: 530-536
• [雑誌論文] Preparation and Catalytic Performances of Ultra Large Pore TiSBA-15 Mesoporous Molecular Sieves with Very High Ti Content (2006)
  • 著者名/発表者名: Vinu, A., Srinivasu, P., Miyahara, M., Ariga, K.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B. 110(2) ページ: 801-806
• [雑誌論文] A Novel Bis Zinc Porphyrin-Oxoporphyrinogen Donor-Acceptor Triad : Synthesis, Electrochemical, Computational and Photochemical Studies (2006)
  • 著者名/発表者名: Hill, Jonathan P., Sandanayaka, Atula S.D., McCarty, Amy Lea, Karr, Paul A., Zandler, Melvin E., Charvet, Richard, Ariga, Katsuhiko, Araki, Yasuyuki, Ito, Osamu, D'Souza, Francis
  • 雑誌名: Eur. J. Org. Chem. (3) ページ: 595-603
• [雑誌論文] Adsorption Study of Heme-Proteins on SBA-15 Mesoporous Silica with Pore-Filling Models (2006)
  • 著者名/発表者名: Miyahara, Masahiko, Vinu, Ajayan, Hossain, Kazi Zakir, Nakanishi, Takashi, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: Thin Solid Films 499(1-2) ページ: 13-18
• [雑誌論文] ナノ素材「フラーレン」の形を自在に変える (2006)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志, 有賀克彦
  • 雑誌名: Science ＆ Technology Journal 15(2) ページ: 30-31
• [雑誌論文] Regulation of Film Electrochemistry and CO Binding of a Diruthenium Complex Embedded in Artificial Lipids on an Electrode (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, Takashi, Ariga, Katsuhiko, Thuriere, Antoine, Bear, John L., Kadish, Karl M.
  • 雑誌名: Thin Solid Films 499(1-2) ページ: 349-353
• [雑誌論文] Control of Morphology and Helicity of Chiral Mesoporous Silica (2006)
  • 著者名/発表者名: Jin, Haiying, Liu, Zheng, Ohsuna, Tetsu, Terasaki, Osamu, Inoue, Yoshihisa, Sakamoto, Kazutami, Nakanishi, Takashi, Ariga, Katsuhiko, Che, Shunai
  • 雑誌名: Adv. Mater. 18(5) ページ: 593-596
• [雑誌論文] Perfectly Straight Nanowires of Fullerenes Bearing Long Alkyl-Chains on Graphite (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, Takashi, Miyashita, Naoko, Michinobu, Tsuyoshi, Wakayama, Yutaka, Tsuruoka, Tohru, Ariga, Katsuhiko, Kurth, Dirk G.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 128(19) ページ: 6328-6329
• [雑誌論文] A Paradigm Shift in the Field of Molecular Recognition at the Air-Water Interface : from Static to Dynamic (2006)
  • 著者名/発表者名: Ariga, Katsuhiko, Nakanishi, Takashi, Hill, Jonathan P.
  • 雑誌名: Soft Matter 2(6) ページ: 465-477
• [雑誌論文] Regulating the stability of 2D crystal structures using an oxidation state-dependent molecular conformation (2006)
  • 著者名/発表者名: Hill, Jonathan P., Wakayama, Yutaka, Schmitt, Wolfgang, Tsuruoka, Tohru, Nakanishi, Takashi, Zandler, Melvin L., McCarty, Amy L., D'Souza, Francis, Milgrom, Lionel R., Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: Chem. Commun. (22) ページ: 2320-2322
• [雑誌論文] Carbon nanocage : a large pore cage-type mesoporous carbon material as an adsorbent for biomolecules (2006)
  • 著者名/発表者名: Vinu, Ajayan, Miyahara, Masahiko, Mori, Toshiyuki, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: J. Porous Mater. 13(3) ページ: 379-383
• [雑誌論文] 超分子的手法によるフラーレンのナノ・マイクロ加工技術-燃料電池素材に向けて- (2006)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志, 有賀克彦
  • 雑誌名: 月刊ディスプレイ 12(6) ページ: 67-71
• [雑誌論文] Assemblies of Biomaterials in Mesoporous Media (2006)
  • 著者名/発表者名: Vinu, Ajayan, Miyahara, Masahiko, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol 6(6) ページ: 1510-1532
• [雑誌論文] Remarkable Difference of Phase Transition Behaviors between Langmuir Monolayers and Aqueous Bilayer Vesicles of Olieopeptide-Carrying lipids (2006)
  • 著者名/発表者名: Ariga, Katsuhiko, Nakanishi, Takashi, Kawanami, Shin-ichi, Kosaka, Takatoshi, Kikuchi, Jun-ichi
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 6(6) ページ: 1718-1730
• [雑誌論文] Immobilization of Lysozyme onto Pore-Engineered Mesoporous AlSBA-15 (2006)
  • 著者名/発表者名: Miyahara, Miyahara, Vinu, Ajayan, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 6(6) ページ: 1765-1771
• [雑誌論文] Construction and Electrochemistry of Langmuir-Blodgett Films of Fullerene Lipid Composite/Hybrid Materials (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, Takashi, Kouzai, Hidetoshi, Morita, Makoto, Murakami, Hiroto, Sagara, Fakamasa, Ariga, Katsuhiko, Nakashima, Naotoshi
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 6(6) ページ: 1779-1785
• [雑誌論文] Two-Dimensional Molecular Patterns and Their Dynamic Functions : Molecular Recognition of Aqueous Guest by Mixed Monolayer of Alkyl Cyclophane and Amphiphilic Guanidinium (2006)
  • 著者名/発表者名: Ariga, Katsuhiko, Nakanishi, Takashi, Takagi, Naoko, Tanaka, Ryutaro, Kikuchi, Jun-ichi
  • 雑誌名: Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 284/285 ページ: 499-504
• [雑誌論文] Electrochemistry of Fullerene C_<60> Embedded in Langmuir-Blodgett Films of Artificial Lipids on Electrodes (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, Takashi, Ariga, Katsuhiko, Morita, Makoto, Kozai, Hideaki, Taniguchi, Naoya, Murakami, Hiroto, Sagara, Takamasa, Nakashima, Naotoshi
  • 雑誌名: Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 284/285 ページ: 607-612
• [雑誌論文] Characterization and Catalytic Performances of Three Dimensional Mesoporous FeSBA-1 Catalysts (2006)
  • 著者名/発表者名: Vinu, Ajayan, Krithiga, Thangavelu, Balasubramanian, Veerappan V., Asthana, Anjana, Srinivasu, Pavuluri, Mori, Toshiyuki, Ariga, Katsuhiko, Ramanath, Ganapathiraman, Ganesan, Pethuraia G.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B. 110(24) ページ: 11924-11931
• [雑誌論文] Recent Progresses on Bio-Inorganic Nanohybrids (2006)
  • 著者名/発表者名: Ariga, Katsuhiko, Vinu, Ajayan, Miyahara, Masahiko
  • 雑誌名: Curr. Nanosci. 2(3) ページ: 197-210
• [雑誌論文] Immobilization of Biomaterials to Nano-Assembled Films (Self-Assembled Monolayers, Langmuir-Blodgett Films, and Layer-by-Layer Assemblies) and Their Related Functions (2006)
  • 著者名/発表者名: Ariga, Katsuhiko, Nakanishi, Takashi, Michinobu, Tsuyoshi
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 6(8) ページ: 2278-2301
• [雑誌論文] Chemically Non-equivalent Sites in Mesoporous BCN Revealed by Solid State NMR at21.8T (2006)
  • 著者名/発表者名: Murakami, Miwa, Shimizu, Tadashi, Tansho, Masataka, Vinu, Ajayan, Ariga, Katsuhiko, Takegoshi, Kiyonori
  • 雑誌名: Chem. Lett. 35(9) ページ: 986-987
• [雑誌論文] Room Temperature Liquid Fullerenes : An Uncommon Morphology of C_<60> Derivatives (2006)
  • 著者名/発表者名: Michinobu, Tsuyoshi, Nakanishi, Takashi, Hill, Jonathan P, Funabashi, Masahiro, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 128(32) ページ: 10384-10385
• [雑誌論文] A Chromogenic Indicator for Anion Reporting Based on an N-Substituted Oxoporphyrinogen (2006)
  • 著者名/発表者名: Hill, Jonathan P., McCarty, Amy Lea, D'Souza, Francis, Labuta, Jan, Redshaw, Carl, Elsegood, Mark R.J., Aoyagi, Masaru, Nakanishi, Takashi, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 45(20) ページ: 8288-8296
• [雑誌論文] ナノテクに貢献する超分子の技 (2006)
  • 著者名/発表者名: 有賀克彦
  • 雑誌名: 化学と教育 54(9) ページ: 492-493
• [雑誌論文] How Molecules Accommodate a 2D Crystal Lattice Mismatch : an Unusual 'Mixed' Conformation of Tetraphenylporphyrin (2006)
  • 著者名/発表者名: Hill, Jonathan P., Wakayama, Yutaka, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 8(43) ページ: 5034-5037
• [雑誌論文] Mechanical Control of Enantioselectivity of Amino Acid Recognition by Cholesterol-Armed Cyclen Monolayer at the Air-Water Interface (2006)
  • 著者名/発表者名: Michinobu, Tsuyoshi, Shinoda, Satoshi, Nakanishi, Takashi, Hill, Jonathan P., Fujii, Kazuko, Player, Tomoko N., Tsukube, Hiroshi, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 128(45) ページ: 14478-14479
• [雑誌論文] 二次元分子パターニング (2006)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志, 有賀克彦
  • 雑誌名: 表面 44(11) ページ: 415-432
• [雑誌論文] New Families of Mesoporous Materials (2006)
  • 著者名/発表者名: Vinu, Ajayan, Mori, Toshiyuki, Ariga, Katsuhiko
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mater. 7(8) ページ: 753-771
• [図書] Supramolecular Chemistry -Fundamentals and Applications- (2006)
  • 著者名/発表者名: Ariga, Katsuhiko, Kunitake, Toyoki
  • 総ページ数: 208
  • 出版者: Springer-Verlag