バイオマスのメソクリスタル化による新機能開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24350119
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 木村 恒久 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40264593)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 擬単結晶 / セルロース / 磁気プロセッシング / 三次元配向 / 結晶構造解析 / 中性子回折

研究実績の概要

磁気プロセッシングによるバイオマス・バイオ素材の高次元異方化と機能・用途開拓を目的として，研究課題（Ａ）および（Ｂ）を遂行した．
（Ａ）X線回折法によりセルロースナノクリスタルセルロースの結晶構造に関する基礎的知見を集積：オリジンが違うセルロースを微細化して磁場配向に供し，セルロースの相関長を求め，オリジンによる違いを明白にした．素材・磁場配向様式を選択して，強磁場印加により，セルロース巨大単結晶の作製を試みた。また、セルロースをナノクリスタル化すると、キラルネマチック相を呈するが、その試料の磁場配向を試み、X線回折像より、3次元配向の可能性を検討した。
（Ｂ）擬単結晶化法の中性子構造構造解析へ応用：リゾチーム微結晶をゲル化剤と重水に懸濁させ，3次元配向させた後マトリクスを固化し擬単結晶を作製し，中性子構造解析に供した．その結果、単結晶と同等の中性子回折を得ることに成功した．即ち，被解析結晶の回収が可能な擬単結晶化法を確立し，希少タンパク質の結晶構造解析への応用展開を図る事を可能にした．さらに、微結晶を懸濁させ変調磁場を印加し3次元配向させ、懸濁液を固化することなくX線回折像を得ることに成功した。また、その回折像から結晶構造解析を行い、構造を決定することに成功した。

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。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic Alignments of Endohedral Metallofullerene Nanorods under Magnetic Fields (2015)
  • 著者名/発表者名: M. O. Ishitsuka, H. Nikawa, N. Mizorogi, F. Kimura, T. Kimura, T. Kato, S. Nagase, T. Akasaka
  • 雑誌名: Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 巻: 23 ページ: 35-39
  • DOI: 10.1080/1536383X.2012.749461
  • 査読あり
• [雑誌論文] etermination of anisotropic magnetic susceptibility of a biaxial crystal via orientational fluctuation of its microcrystalline suspension under magnetic field (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, K. Fujita, T. Tanaka, F. Kimura, and T. Kimura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53 ページ: 055501
  • DOI: 10.7567/JJAP.53.055501
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal System Determination from X‐ray Diffraction of Magnetically Oriented Microcrystal Suspensions (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, F. Kimura, G. Song, S. Yamane, H. Kikuchi, T. Tanaka, S. Higuchi, N. Kitamura, and T. Kimura
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des. 巻: 14 ページ: 6486-6491
  • DOI: 10.1021/cg501357b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single crystal structure analysis via magnetically oriented microcrystal arrays (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kimura, W. Oshima, H. Matsumoto, H. Uekusa, K. Aburaya, M. Maeyama, and T. Kimura
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 16 ページ: 6630-6634
  • DOI: 10.1039/C4CE00839A
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropic Polymer Composites Synthesized by Immobilizing Cellulose Nanocrystal Suspensions Specifically Oriented under Magnetic Fields (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tatsumi, F. Kimura, T. Kimura, Y. Teramoto, and Y. Nishio
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 15 ページ: 4579-4589
  • DOI: 10.1021/bm501629g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong Highly Anisotropic Magnetocellulose Nanocomposite Films Made by Chemical Peeling and In Situ Welding at the Interface Using an Ionic Liquid (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mashkour, M. Tajvidi, F. Kimura, H. Yousefi, and T. Kimura
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 5 ページ: 8165-8172
  • DOI: 10.1021/am500709t
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensional core-shell cellulose-akaganeite hybrid nanocrystals: synthesis, characterization, and magnetic field induced self-assembly (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mashkour, T. Kimura, F. Kimura, M. Mashkour, and M. Tajvidi
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 4 ページ: 52542-52549
  • DOI: 10.1039/C4RA09468A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable Self-Assembly of Cellulose Nanowhiskers and Polyvinyl Alcohol Chains Induced by Surface Tension Torque (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Mashkour, T. Kimura, F. Kimura, M. Mashkour, and M. Tajvidi
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 15 ページ: 60-65
  • DOI: 10.1021/bm401287s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchrotron Microscopic Fourier Transform Infrared Spectroscopy Analyses of Biogenic Guanine Crystals Along Axes of Easy Magnetization (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukawa, Y. Ikemoto, T. Moriwaki, T. Kinoshita, F. Kimura, T. Kimura, and M. Iwasaka
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 50 ページ: 5001804
  • DOI: 10.1109/TMAG.2014.2329239
  • 査読あり
• [学会発表] 磁場配向微結晶試料を用いたセロビオースの単結晶NMR解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宋广杰, 久住亮介, 木村史子, 木村恒久, 出口健三, 大木忍, 藤戸輝昭, 清水禎
  • 学会等名: 日本核磁気共鳴学会 第53回NMR討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-06
• [学会発表] 磁場配向微結晶粉末を用いた単結晶NMR測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木全美香子, 久住亮介, 木村史子, 木村恒久
  • 学会等名: 日本核磁気共鳴学会 第53回NMR討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-06
• [学会発表] 三次元磁場配向した微結晶粉末からのX線単結晶構造解析手法の確立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坪井千明, 樋口慎吾, 油家一晃, 木村史子, 前山正孝, 木村恒久
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] 三次元磁場配向による生体高分子微結晶の構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 津久井秀, 木村史子, 藤橋雅宏, 三上文三, 三木邦夫, 木村恒久
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] 磁場配向を用いた粉末試料の結晶系、格子定数の推定法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本賢司, 木村史子, 宋广杰, 山根周平, 樋口慎悟, 北村直之, 木村恒久
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] X-Ray Diffraction of Magnetically Oriented Microcrystals of Protein (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Tsukui, F. Kimura, K. Mizutani, B. Mikami, T. Kimura
  • 学会等名: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2014)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] X-Ray Single Crystal Structural Analysis of Magnetically Oriented Microcrystals (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Tsuboi, K. Aburaya, S. Higuchi, F. Kimura, M. Maeyama, T. Kimura
  • 学会等名: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2014)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] Determination of Crystal System from Microcrystalline Powde (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, K. Matsumoto, F. Kimura
  • 学会等名: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2014)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] X-Ray Diffraction from Magnetically Oriented Microcrystal Suspension (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Aburaya, C. Tsuboi, F. Kimura, K. Matsumoto, M. Maeyama, T. Kimura
  • 学会等名: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2014)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] Single Crystal Solid-State NMR of Magnetically Oriented Powder (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Kusumi, F. Kimura, T. Kimura
  • 学会等名: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2014)
  • 発表場所: Monteal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] Crystal Structure Analysis of Magnetically Oriented D-Arabinitol Microcrystal (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamane, K. Matsumoto, F. Kimura, T. Kimura
  • 学会等名: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2014)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] Magnetically Oriented Powder Crystal to Indexing and Structure Determination (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kimura, W. Oshima, H. Matsumoto, H. Uekusa, K. Aburaya, M. Maeyama, T. Kimura
  • 学会等名: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2014)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-05
• [学会発表] セルロース微結晶の磁場による一軸配向化と化学シフトテンソル解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久住亮介, 木村史子, 木村恒久
  • 学会等名: セルロース学会第21回年次大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-07-17 – 2014-07-18
• [学会発表] セルロース微結晶キラルネマチック相に及ぼす界面活性剤の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 祖父江尚也, 木村史子, 木村恒久
  • 学会等名: セルロース学会第21回年次大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-07-17 – 2014-07-18
• [図書] Chapter 9 in Advances in Organic Chemistry: Comprihensive Review 2015 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: Springer
• [備考] 配向が制御されたセルロース系材料の創成
  • URL: http://www.fiber.kais.kyoto-u.ac.jp/html/Research2.html#Theme1
• [備考] 粉末微結晶の単結晶構造解析
  • URL: http://www.fiber.kais.kyoto-u.ac.jp/html/Research2.html#Theme3