外部場誘起構造変化を利用した無機-有機ハイブリッドゲル膜の表面高機能化

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360298
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 松田 厚範 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70295723)
• 研究分担者: 武藤 浩行 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20293756) ; 小暮 敏博 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (50282728) ; 打越 哲郎 物質・材料機構, 微粒子グループ, 主幹研究員 (90354216) ; 片桐 清文 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30432248) ; 逆井 基次 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授(現名誉教授) (50124730) ; 河村 剛 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10548192)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 機能性ガラス / ゾル-ゲル法 / ハイブリッド

研究概要

TiO_2系同様に、ZnO、SnO_2およびWO_3ゲル膜に対しても、温水処理が有効な低温結晶化手法であることを確認した。また、ZrO_2およびBaZrO_3ゲル膜が、塩基性の温水に浸漬することによって、低温結晶化することを明らかにした。また、温水処理によって作製したアナターゼナノ微結晶分散薄膜が、色素増感太陽電池の光電極として機能することや、Pd光電着によってオプティカル水素センサとして実用レベルの優れた特性を示すことを実証した。
無機有機ハイブリッドゲル膜は、フェニル基含量が増大するほど、室温インプリント特性が向上し、ビニル基やチタニアの添加によって光硬化性が増大することなどがわかった。また、TiO_2を多量に含むAg/AgCl-RSiO_<3/2>-TiO_2系ハイブリッド膜が、青色光照射と熱処理によって可逆的に光学物性が変化し、ホログラム記録に有望であることがわかった。また、アゾベンゼンを含む無機有機ハイブリッド膜が、紫外・可視光照射による光異性化によって可逆的に吸光度変化を示すことなどを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Aspect Ratio Study of Nanocrystallites Formed on Sol-Gel Derived Coatings with External Field Hot-Water Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Prastomo, K.Kimata, Y.Daiko, H.Muto, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Journal of Sol-Gel Science and Technology 56[3] ページ: 345-352
• [雑誌論文] Percolated Interface Conductivity of Sheet-Like Electrolyte Prepared from PAMPS-deposited Core-Shell Particles and Effect of Core Particle Size (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Sakamoto, Y.Daiko, K.Katagiri, H.Muto, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 195[18] ページ: 5942-5946
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Pd-Based Optical Hydrogen Sensor Operated at Room Temperature by Using Photodeposition Process (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Hamagami, R.Araki, H.Oda, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 445 ページ: 100-104
  • 査読あり
• [雑誌論文] AgBr Nanocrystal Dispersed Silsesquioxane-Titania Hybrid Films for Holographic Data Storage (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Kawamura, S.Sato, H.Muto, M.Sakai, P.B.Lim, K.Watanabe, M.Inoue, A.Matsuda
  • 雑誌名: Materilas Letters 64[23] ページ: 2648-2651
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced Reduction and Heat-Induced Oxidation of Silver in Transparent RSiO_<3/2> and RSiO_<3/2>-TiO_2 Films (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Kawamura, S.Sato, T.Kogure, Y.Daiko, H.Muto, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 12[25] ページ: 6859-6863
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and Stabilization of Tetragonal Phase in Sol-Gel Derived ZrO_2 Treated with Base-Hot Water (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Prastomo, H.Muto, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering B 173[1-3] ページ: 99-104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensing of Silver Ions by Nanotubular Polyaniline Film Deposited on Quartz-Crystal in a Microbalance (2010)
  • 著者名/発表者名: M.M.Ayad, Niki Prastomo, A.Matsuda, J.Stejskal
  • 雑誌名: Synthetic Metals 160[1-2] ページ: 42-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Polyaniline-Camphorsulphonic Acid Nanotube Films (2010)
  • 著者名/発表者名: M.M.Ayad, A.Matsuda, Niki Prastomo
  • 雑誌名: Materials Letters 64[3] ページ: 379-382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instrumented Indentation Microscope Applied to the Elastoplastic Indentation Contact Mechanics of Coating/Substrate Composites (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Hakiri, A.Matsuda, M.Sakai
  • 雑誌名: Journal of Materials Research 24,[6] ページ: 1950-1959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable UV-Responsive Organic-Inorganic Hybrid Capsules (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Katagiri, K.Komoto, S.Iseya, M.Sakai, A.Matsuda, F.Caruso
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 21[2] ページ: 195-197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation Mechanism of Titania Nanosheet Crystallites on Silica-Titania Gel Films by Vibration Hot-Water Treatment (2009)
  • 著者名/発表者名: Niki Prastomo, Y.Daiko, T.Kogure, H.Muto, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering B 161[1-3] ページ: 170-174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrophoretic Deposition and Photocatalytic Activity of Titanate Nanosheets (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Kambayashi, Y.Daiko, H.Muto, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 412 ページ: 59-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low Temperature Crystallization of TiO_2 in Layer-by-Layer Assemblyed Thin Films Formed fromWater-Soluble Ti-Complex and Polycations (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Katagiri, T.Suzuki, H.Muto, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces A : Physcochemical Engineering Aspects 321[1-3] ページ: 233-237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Ramiform Precipitates Formed on SiO_2-TiO_2 Gel Coatings by Electric Field Hot Water Treatment (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Matsuda, K.Kobayashi, T.Kogure, M.Sakai, K.Tadanaga, T.Minami, M.Tatsumisago
  • 雑誌名: Journal of Non-Crystalline Solids 354[12-13] ページ: 1263-1266
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Polyaniline Nanofiber/TiO_2 Nanoparticles Hybrid
  • 著者名/発表者名: N.Prastomo, M.M.Ayad, A.Matsuda
  • 雑誌名: Journal of Ceramic Society of Japan 掲載決定
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Surface Area BaZrO_3 Photocatalyst Prepared by Base-Hot-Water Treatment
  • 著者名/発表者名: N.Prastomo, G.Kawamura, H.Muto, M.Sakai, A.Matsuda
  • 雑誌名: Journal of the European Ceramic Society 掲載決定
  • 査読あり
• [学会発表] 超親水および超撥水表面の基礎・開発動向・応用展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: R&D支援センターセミナー配布資(pp.1-147)
  • 発表場所: 依頼講演
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] Sol-Gel-Derived Hybrids for Photonics and Ionics (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: 2^<nd> Japan-Korea joint Forum on Sol-Gel Science and Technology, Abstracts(I1, p.1.)
  • 発表場所: Sakai, Japan(Invited lecture)
  • 年月日: 20100627-20100628
• [学会発表] 機能性材料の作製と光・エネルギー分野への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: 電気四学会関西支部「准員および学生員のための講演会」、配布資料(pp.1-81)
  • 発表場所: 依頼講演
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] ゾル-ゲル法によるガラス・セラミックス・無機有機複合体 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: ニューガラスフォーラム大学院、応用課程テキスト(pp.9-1～9-23)
  • 発表場所: 依頼講義
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] 有機・無機ハイブリッド:コンセプト、作製方法、研究動向 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会予稿集(Ip-A-2/II, p.921)
  • 発表場所: 招待講演
  • 年月日: 20090330-20090402
• [学会発表] (1) Sol-Gel Fundamentals, (2) Sol-Gel Nanocrystalline Coatings, (3) Sol-Gel Hybrids and Micropatterning, (4) Electrophoretic Deposition and Layer by Layer Assembly (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: Short Course on Sol-Gel Science & Technology : Coatings in Nanocentury Organized by Nanomaterials Initiative Group of Universiti Sains Malaysia (USM), Lecture Notes(pp.1-54)
  • 発表場所: Nibong, Malaysia(Invited Lecture)
  • 年月日: 20090210-20090211
• [学会発表] ゾル-ゲル法と交互積層法による有機/無機ハイブリッドの設計・合成・応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: 09-3ポリマーフロンティア21講演要旨集「有機/無機ハイブリッド材料」(pp.15-22)
  • 発表場所: 依頼講演
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] External Field-Responsive Organic-Inorganic Hybrid Capsules Fabricated via Layer-bu-Layer Assembly (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範・片桐清文・河本邦仁
  • 学会等名: Moscow International Symposium on Magnetism (MISM) 2008, Abstract Book(22RP-E-4, p.231)
  • 発表場所: Moscow, Russian Federation(Invited talk)
  • 年月日: 20080620-20080625
• [学会発表] 交互積層法による燃料電池電解質膜およびナノ多層薄膜センサの構築 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: 日本表面科学会第59回表面科学研究会、「膜でエネルギー環境問題を解決する-高機能膜の創造とその利用-」資料集(pp.36-62)
  • 発表場所: 依頼講演
  • 年月日: 2008-12-19
• [学会発表] 超撥水・超親水化のメカニズムと応用展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: 技術情報センター講習会テキスト(pp.1-61)
  • 発表場所: 依頼講演
  • 年月日: 2008-07-09
• [学会発表] チタニア含有ゲル膜と温水との界面反応制御による機能設計 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 学会等名: 日本ゾル-ゲル学会第5回セミナー「ゾル-ゲル法による界面制御と応用技術」予稿集(pp.17-43)
  • 発表場所: 依頼講演
  • 年月日: 2008-06-06
• [図書] セラミックデータブック2010/11年版(38,No.92,99)(無機-有機ハイブリッド中での銀光析出・熱解離とホログラム材料への応用) (2010)
  • 著者名/発表者名: 河村剛・松田厚範
  • 総ページ数: 181-184
  • 出版者: 工業製品技術協会
• [図書] ゾル-ゲル法技術の最新動向(ゾル-ゲルマイクロ・ナノパターニング) (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 総ページ数: 153-166
  • 出版者: シーエムシー
• [図書] Handbook of Nanoceramics and Their Based Nanodevices(Chapter 4, Volume 2)(Micropatterning and Indentation Contact Rheology of Sol-Gel Derived Hybrid Coatings) (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Matsuda, M.Sakai
  • 総ページ数: 85-115
  • 出版者: American Scientific Publishers
• [図書] ガラスの加工技術と製品応用(11章第1節)(ゾル-ゲル法によるガラスのハイブリッド化技術) (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 総ページ数: 487-511
  • 出版者: 情報機構
• [図書] セラミックデータブック2008年版(36,No.90)(無機-有機ハイブリッドナノレベル積層) (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田厚範
  • 総ページ数: 144-148
  • 出版者: 工業製品技術協会
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://material.tutms.tut.ac.jp/STAFF/MATSUDA/index.html.ja
• [備考]
  • URL: http://www3.to/sakai-matsuda
• [産業財産権] 多孔質酸化チタン、水素検知体およびそれらの製造方法ならびに水素センサおよび光電変換素子 (2010)
  • 発明者名: 濱上寿一・松田厚範・河村剛・小田浩之
  • 権利者名: 豊橋技術科学大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2010-246895
  • 出願年月日: 2010-11-02
• [産業財産権] 書換可能ホログラム記録媒体及びその製造方法 (2009)
  • 発明者名: 河村剛・鶴見裕貴・逆井基次・林攀梅・井上光輝・松田厚範・池田順一・新井亮
  • 権利者名: 豊橋技術科学大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-270037
  • 出願年月日: 2009-11-27
• [産業財産権] 光感応性組成物 (2009)
  • 発明者名: 松田厚範・佐藤静・大幸裕介・武藤浩行・逆井基次・池田順一・新井亮
  • 権利者名: 豊橋技術科学大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-56250
  • 出願年月日: 2009-03-10
• [産業財産権] 光感応性組成物 (2008)
  • 発明者名: 松田厚範・佐藤静・大幸裕介・武藤浩行・逆井基次・池田順一・新井亮
  • 権利者名: 豊橋技術科学大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2008-236700
  • 出願年月日: 2008-09-16