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2012 年度 実績報告書

バイオミネラルにならう材料合成の新展開-有機結晶・高分子の成長制御と階層化へ

研究課題

研究課題/領域番号 22685022
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

緒明 佑哉  慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (90548405)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワードバイオミネラル / 有機無機複合体 / ナノ材料 / 高分子 / 結晶成長制御 / 有機結晶 / 階層構造 / 形態形成
研究概要

本研究は、自然界の有機無機複合体であるバイオミネラルの形成プロセスおよび構造を応用した材料合成を新しい方向へ展開することを目指すものである。生物にならう材料合成を無機材料からより幅広い物質・材料系へ積極的に展開し、有機結晶や高分子材料の成長制御と階層構造の構築を目指す。平成24年度は、平成23年度の成果を多様な材料へ展開する。具体的には、(1)バイオミネラルの階層構造やその類似構造を有する材料をそのまま3次元的に転写した無機高分子、有機高分子、有機結晶の合成、(2)バイオミネラルに見られる有機結晶にならう形態と配向性が制御された有機結晶の作製、(3)これらの構造形成による機能開拓を目指して研究を行った。
(1)の成果として、実際にウニのトゲ・カイロウドウケツ・炭酸カルシウム球状多孔質粒子・硫酸カリウム/ポリアクリル酸多孔質構造体を、ポリピロール・ポリ-3-ヘキシルチオフェン・シリカなどの高分子へ転写することが可能であった。また、酸化亜鉛結晶の空隙にもポリピロールを転写することで、酸化亜鉛/ポリピロールの複合同軸構造を行った。(2)の成果として、魚の体表にならう有機結晶の形態と配向の制御に着想を得て、グアニンなどのプリン誘導体結晶の形態と配向を制御することができた。(3)の成果として、特に、酸化亜鉛/ポリピロール複合同軸構造において、光照射のon-offに伴う大きな光電流の変化を観測することができた。これは、光スイッチ材料などへの応用が期待できる。これらと平行して、有機材料に形態を与えるための、鋳型となる階層構造を有する無機材料の合成にも成功している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の研究全体の目的およびそこから決定された本年度の目的に対して、十分な成果を得ることができ、それらの成果は論文や学会発表にて順調に公開できている。

今後の研究の推進方策

平成24年度の研究において、モノマーの導入とその後の重合による階層構造から有機高分子への形態形成は様々な物質系においてできることがわかってきた。今後は、有機高分子のみならず有機結晶への多様な形態・階層構造の転写を目指す。また、これまで水に溶解する有機分子の結晶において形態や配向性の制御を行ってきたが、今後は水に不溶な有機分子すなわち有機溶剤からの結晶化によっても同様の制御を行う。以上のように、これまでのアプローチを新しい物質系へと展開し、同時に機能開拓を進めていく予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] A Microbial-Mineralization Approach for Syntheses of Iron Oxides with a High Specific Surface Area2013

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yagita, Yuya Oaki and Hiroaki Imai
    • 雑誌名

      Chemistry-A European Journal

      巻: Vol.19, No.14 ページ: 4419-4422

    • DOI

      10.1002/chem.201204333

    • 査読あり
  • [雑誌論文] バイオミネラルにまなぶ材料化学2013

    • 著者名/発表者名
      緒明佑哉,今井宏明
    • 雑誌名

      農業機械学会誌

      巻: 75 ページ: 4-10

  • [雑誌論文] Enhanced Photoconductive Properties on a Simple Composite Coaxial Nanostructure of Zinc Oxide and Polypyrrole2012

    • 著者名/発表者名
      Yuya Oaki, Takahiro Oki and Hiroaki Imai
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry

      巻: Vol.22 ページ: 21195-21200

    • DOI

      10.1039/C2JM34525K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Organization of Hollow-Coned Carbonate Crystals through Molecular Control by Using an Acid Organic Polymer2012

    • 著者名/発表者名
      Yuya Oaki, Ryota Adachi and Hiroaki Imai
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: Vol.44 ページ: 612-619

    • DOI

      10.1038/pj.2012.29

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Morphogenesis of Organic and Inorganic Polymers by Means of Biominerals and Biomimetic Materials2012

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

      Chemistry-European Journal

      巻: 19 ページ: 2284-2293

    • DOI

      10.1002/chem.201203088.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biologically Synthesized or Bioinspired Process-Derived Iron Oxides as Catalysts for Living Cationic Polymerization of Vinyl Ether2012

    • 著者名/発表者名
      Arihiro Kanazawa, Shokyoku Kanaoka, Naoki Yagita, Yuya Oaki, Hiroaki Imai, Mayumi Oda, Atsushi Arakaki, Tadashi Matsunaga, and Sadahito Aoshima
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 48 ページ: 10904-10906

    • DOI

      10.1039/C2CC36218J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphology and Orientation Control of Guanine Crystals: A Biogenic Architecture and Its Structure Mimetics2012

    • 著者名/発表者名
      Yuya Oaki, Soichiro Kaneko, and Hiroaki Imai,
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry

      巻: 22 ページ: 22686-22691

    • DOI

      10.1039/C2JM33047D

    • 査読あり
  • [学会発表] 魚の表皮構造に着想を得たジアセチレン誘導体結晶の形態と配向性の制御およびその固相重合2013

    • 著者名/発表者名
      金子総一郎,緒明佑哉,今井宏明
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      滋賀
    • 年月日
      20130325-20130325
  • [学会発表] 高分子マトリクスと用いた酢酸銅樹枝状結晶の作製とそのパターニングテンプレートとしての応用2013

    • 著者名/発表者名
      村松嶺,緒明佑哉,今井宏明
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      滋賀
    • 年月日
      20130323-20130323
  • [学会発表] トビウオの鰭条におけるヒドロキシアパタイト/コラーゲン複合体の階層構造2012

    • 著者名/発表者名
      金子総一郎,緒明佑哉,今井宏明
    • 学会等名
      第7回バイオミネラリゼーションワークショップ
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20121201-20121201
  • [学会発表] ウニのトゲの階層構造を利用したポリ(3-ヘキルチオフェン)および9-ビニルカルバゾールの合成と形態制御2012

    • 著者名/発表者名
      宗川裕里加,緒明佑哉,今井宏明
    • 学会等名
      高分子学会 第61回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120920-20120920
  • [学会発表] 鉄酸化細菌にならう結晶相の制御された高比表面積酸化鉄の合成2012

    • 著者名/発表者名
      八木田直樹, 緒明佑哉, 今井宏明
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第25回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-09-20
  • [図書] Nanoscience Volume 1:Nanostructures through Chemistry2013

    • 著者名/発表者名
      Yuya Oaki and Hiroaki Imai
    • 総ページ数
      1-28
    • 出版者
      The Royal Society of Chemistry

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公開日: 2014-07-24  

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