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2019 年度 実施状況報告書

分子モーターで自己駆動するナノシート液晶

研究課題

研究課題/領域番号 18K19135
研究機関福岡工業大学

研究代表者

宮元 展義  福岡工業大学, 工学部, 准教授 (80391267)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワードナノシート / シリル化 / アクティブ液晶
研究実績の概要

昨年に引き続き、理想的な剥離状態を維持しながらナノシート表面にストレプトアビジンを固定化するための基礎検討を行った。具体的には、単層剥離したナノシートを高分子ゲル中に固定化して凝集を抑制し、反応後にゲルを分解する新しい手法の確立を目指した。まず、六ニオブ酸ナノシート/水コロイドにモノマーであるN,N-dimethylacrylamide、分解性の化学架橋剤である3,9-divinyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5.5]undecane、光重合開始剤である2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanoneを加え、紫外線照射を行うことによって、ナノシートが高分子網目中に固定化されたヒドロゲルを得る事に成功した。このゲルの溶媒をジメチルホルムアミドに置換した後にシリル化剤を導入し、加熱することで、ナノシート表面へのシリル化反応を進行させた。さらに、このゲルと水を耐圧容器内に入れて高温で加熱することで、ゲルを分解し、修飾ナノシートを回収することに成功した。赤外吸収スペクトル測定をおこなうと、シリル化剤由来のSi-C変角振動(◇;1200 cm-1)、メチレン基のC-H伸縮振動(■;2853cm-1と2926cm-1)、メチル基のC-H伸縮振動(□; 2962cm-1)が見られており、シリル化が進行したことが確認された。また、高分子ゲル由来のピークは検出されず、鋳型として用いた高分子ゲルが問題なく除去できたことが分かった。これらによって、一連の合成を確認することが出来、完全剥離ナノシートにキネンシンと微小管を固定化するための準備が整った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

理想的な剥離状態を維持しながらナノシート表面にストレプトアビジンを固定化するための基盤技術確立に時間がかかったため、微小管固定化ナノシートおよびキネシン固定化ナノシートの合成が完了しておらず、やや遅れている状況となっている。

今後の研究の推進方策

これまでに確立することのできた、高分子ゲルを用いてナノシート表面を修飾する手法をより確実なものとするための、基礎検討を継続する。また、この手法を用いることで、目標とする微小管固定化ナノシートとキネシン固定化ナノシートの合成を目指す。これらの合成を確認した後、アクティブナノシート液晶の構築と評価に取りかかる予定である。

次年度使用額が生じた理由

本年度は高分子ゲルを用いたナノシート表面へのシリル化手法をほぼ確立したが、当初予定していた次ステップ(キネシン修飾ナノシートと微小管修飾ナノシートの合成、およびアクティブナノシート液晶の構築と評価)の研究内容まで進めることができなかった。そのため、これらの次ステップの研究を行うための予算を使用する必要がなく、次年度使用額が生じた。
次年度は、これらの次の研究ステップに入り、当初想定していた物品等を購入して研究を進めていく予定である。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Photocatalytic Niobate Nanosheet/Polymer Composite Microgel Particles through Microfluidic Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ye;M. Nishi;Y. Wenqi;M. Takinoue;N. Miyamoto
    • 雑誌名

      Key Eng. Mater.

      巻: 804 ページ: 75-82

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.804.75

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mesoscopic Architectures Made of Electrically Charged Binary Colloidal Nanosheets in Aqueous System2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nakato;A. Takahashi;S. Terada;S. Yamaguchi;E. Mouri;M. Shintate;S. Yamamoto;Y. Yamauchi;N. Miyamoto
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 14543-14552

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b02474

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic Study of Heating Response Measurement for Nanosheet Particle/Polymer Composite Gel Actuator with Anisotropic Contraction2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kino;A. Kiyota;N. Miyamoto;T. Inadomi;T. Kato;H. Fujioka
    • 雑誌名

      Key Eng. Materials.

      巻: 804 ページ: 17-21

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.804.17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Step Response Characteristics of Anisotropic Gel Actuator Hybridized with Nanosheet Liquid Crystal2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kino;A. Kiyota;T. Inadomi;T. Kato;H. Fujioka;N. Miyamoto
    • 雑誌名

      J. Robotics Mechatronics

      巻: 31 ページ: 647-656

    • DOI

      10.20965/jrm.2019.p0647

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and phase transition behavior of siloxane-based monomeric and dimeric liquid crystals bearing cholesteryl mesogenic groups2019

    • 著者名/発表者名
      K. Katsuki;K. Kaneko;K. Kaneko;R. Kato;N. Miyamoto;T. Hanasaki
    • 雑誌名

      J. Organometal. Chem.

      巻: 886 ページ: 34-39

    • DOI

      10.1016/j.jorganchem.2019.02.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detecting Nanosheet Objects from Noisy CLSM Images Using Deep Learning Approach2019

    • 著者名/発表者名
      H. Fujioka;J. Sawangphol;S. Anraku;N. Miyamoto;H. Kino;A. Hidaka
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 804 ページ: 44150

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.804.11

    • 査読あり
  • [学会発表] 単分散ナノシートコロイドの液晶相2020

    • 著者名/発表者名
      三好桃佳, 加藤利喜, 吉岡大輔, 宮元展義
    • 学会等名
      第9回 次世代の物質科学・ナノサイエンスを探る 、 知の協奏を目指すソフトおよびナノマテリアル研究会2020
  • [学会発表] Oxide nanosheets for functional soft materials2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Miyamoto
    • 学会等名
      2nd International Conference on Materials Research and Innovation
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Perovskite Nanosheets/Poly (N-isopropylacrylamide) Composite Hydrogels with Structural Colors2019

    • 著者名/発表者名
      Wenqi Yang, Shinya Yamamoto, Keiichiro Sueyoshi, Nobuyoshi Miyamoto
    • 学会等名
      The 18th Asian Chemical Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of inorganic nanosheet/polyurethane nanocomposite fiber2019

    • 著者名/発表者名
      T. Morooka, Y. Ohsedo and N. Miyamoto
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会
  • [学会発表] Niobate nanosheet/acrylamide composite gel microparticles for photocatalytic applications2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Miyamoto, Daichi Matsuda, Wenqi Yang, Yumeng Ye, Masanari Nishi
    • 学会等名
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Liquid crystalline nanosheet/polymer composites with highly regulated hierarchical structures2019

    • 著者名/発表者名
      N. Miyamoto
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Composite Gel of Perovskite Nanosheets With Structural Colors2019

    • 著者名/発表者名
      Wenqi Yang, Shinya Yamamoto, Keiichiro Sueyoshi, and Takumi Inadomi, and Nobuyoshi Miyamoto
    • 学会等名
      2019 International Conference on Nanospace Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 巨大配向ドメインを示すモンモリロナイトナノシートコロイド2019

    • 著者名/発表者名
      加藤利喜、宮元展義
    • 学会等名
      第63回粘土科学討論会
  • [学会発表] 単分散ナノシートコロイドが形成する液晶相2019

    • 著者名/発表者名
      三好桃佳, 加藤利喜, 吉岡大輔, 宮元展義
    • 学会等名
      第63回粘土科学討論会
  • [学会発表] メゾスケールの超構造をもつ単層剥離無機ナノシート液晶をそのまま固定化した複合高分子材料2019

    • 著者名/発表者名
      宮元 展義
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲル鋳型を利用したナノシート/エポキシ樹脂複合材料の合成2019

    • 著者名/発表者名
      古川 聡起・大背戸 豊・宮元 展義
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
  • [学会発表] 晶ナノシート/高分子複合ゲル中での異方的な物質拡散2019

    • 著者名/発表者名
      宮元 展義
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical strength of monodisperse mesoporous silica/N-isopropylacrylamide nanocomposite gel2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ishii and Nobuyoshi Miyamoto
    • 学会等名
      West-Japan Nanosheet Society Camp 2019 (WJNS-SC2019)
  • [学会発表] Formation of Liquid Crystal Phases of Monodispersed Nanosheet Colloids2019

    • 著者名/発表者名
      Momoka Miyoshi, Riki Kato, Nobuyoshi Miyamoto, Daisuke Yoshida
    • 学会等名
      West-Japan Nanosheet Society Camp 2019 (WJNS-SC2019)
  • [学会発表] Angular-independent Structural Color of Liquid Crystalline Colloids of Fluorohectorite Clay Nanosheets2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Yamamoto, Nobuyoshi Miyamoto
    • 学会等名
      EUROCLAY 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Liquid crystal phase of clay nanosheet dispersed in N, N-dimethylformaide / water mixture2019

    • 著者名/発表者名
      Riki Kato, Ryo Iwashita, Nobuyoshi Miyamoto
    • 学会等名
      EUROCLAY 2019
  • [学会発表] 超構造が制御された無機ナノシートとその機能2019

    • 著者名/発表者名
      宮元展義
    • 学会等名
      日本化学会研究会「低次元系光機能材料研究会」第8回研究講演会~低次元規則構造がもたらす新機能~
  • [学会発表] Anisotropic composite gels from liquid crystalline nanosheets2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Miyamoto, Takumi Inadomi and Wenqi Yang
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium for Advanced Gel Materials & Soft Matters (ISAGMSM)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 宮元研究室ホームページ

    • URL

      http://www.fit.ac.jp/~miyamoto/index.html

  • [産業財産権] 複合ゲルの合成方法、及び複合ゲル2018

    • 発明者名
      宮元展義、石井宏樹
    • 権利者名
      宮元展義、石井宏樹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      特開2020-015653
  • [産業財産権] 無機ナノシート-ポリマー複合体の製造方法、及び無機ナノシート-ポリマー複合体2018

    • 発明者名
      宮元展義、諸岡時希、大背戸豊
    • 権利者名
      宮元展義、諸岡時希、大背戸豊
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      特開2020-015845
  • [産業財産権] 無機ナノシート-ポリマー複合体の製造方法、及び無機ナノシート-ポリマー複合体2018

    • 発明者名
      宮元展義、古川聡起、大背戸豊
    • 権利者名
      宮元展義、古川聡起、大背戸豊
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      特開2020-015844

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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