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2014 年度 実施状況報告書

力学的・化学的作用によるイオン結晶表面ナノ・ミクロ構造の変化

研究課題

研究課題/領域番号 24510144
研究機関中央大学

研究代表者

新藤 斎  中央大学, 理工学部, 教授 (90245986)

研究分担者 二木 かおり  千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 助教 (10548100) [辞退]
伊村 くらら  中央大学, 理工学部, 助教 (60707107)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワードナノトライボロジー / 結晶形態形成 / ナノ粒子の分散・捕集
研究実績の概要

実施計画の課題①【結晶の力学物性と表面構造の関わり】についてはこれまで詳しく検討してきた三方晶のカルサイト結晶との比較のため、金属イオンの異なる同形結晶のマグネサイト(MgCO3)およびロードクロサイト(MnCO3)、および組成は同じでも結晶系の異なるアラゴナイト(CaCO3)の複数の結晶面についてサファイア針を用いた引掻き実験による摩擦測定および塑性変形パターンの観察を行った。その結果、滑り面の面間距離の違い、また優勢な滑り方向の違いなどにより結果が大きく異なることを見出した。
3本の結晶軸方向の格子定数が異なる斜方晶のバライト(BaSO4)結晶については完全劈開面(001)の他、面内で方向性を持つ(210)劈開面も作成し、摩擦測定と表面の塑性変形の観察を行った。その結果、可能な塑性変形パターンが経時的に、また、引掻き針との相対的位置関係に依存して複雑な形状を作ることが明らかとなった。変形メカニズムについては概ね説明することができた。
課題②【液相環境中での結晶表面構造の安定性の比較】については、化学的に安定なバライト結晶面について、極端条件である熱濃硫酸中のエッチング実験を行い、エッチピット形状の観察により結晶面の安定性の比較ができることを示した。天然結晶の形状との比較により、結晶面の構造と安定性の関係を調べた。
界面活性剤分子と結晶面の関わりについては、アミン基の金結晶面に対する吸着特性と水素イオン指数に依存したラメラ形成能とを組み合わせて、金ナノ粒子を捕集・再分散できる系を構築した。

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

研究目的であるイオン結晶のナノ・ミクロ構造と力学物性の関係の解明については、立方晶・三方晶・斜方晶の単結晶それぞれ数種選んで研究している。構造パラメータそれぞれの違いがどのように力学物性に反映されるかは概ね明らかにすることができた。
結晶の成長環境と形態の関係については、水溶液中のカルサイト系結晶の場合について全体像を知ることができた。さらに極端条件での研究手法を進めつつある。
界面活性剤分子と結晶面の相互作用についても、形状選択的な金ナノ結晶の成長に成功しているほか、pH変化による金、銀ナノ粒子の捕集と再分散に成功している。

今後の研究の推進方策

結晶構造と力学物性については研究成果を一般性のある形で論文・解説等にまとめ、研究手法の普及に務める。界面活性剤と結晶表面の課題については、マイカ等数種の層状結晶劈開面を用いて分子配列に規則性を持たせることができるか検討する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 結晶・高分子表面の構造・物性を原子・分子レベルで調べる2015

    • 著者名/発表者名
      新藤 斎
    • 雑誌名

      分離技術

      巻: 45 ページ: 56-61

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recovery and redispersion of gold nanoparticles using a self-assembly of pH sensitive zwitterionic amphiphile2014

    • 著者名/発表者名
      Clara Morita-Imura, Yoshiro Imura, Takeshi Kawai, Hitoshi Shindo
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 ページ: 12933-12936

    • DOI

      10.1039/c4cc04935g

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 刺激応答性を有する長鎖アミン誘導体を用いた金ナノ結晶の回収と再分散2014

    • 著者名/発表者名
      小林孝博、伊村くらら、新藤 斎
    • 学会等名
      2014年度色材研究発表会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-10-23
  • [学会発表] pHによる長鎖アミン誘導体を用いた有機-無機色材物質の可溶化と分離回収2014

    • 著者名/発表者名
      座間克也、伊村くらら、新藤 斎
    • 学会等名
      2014年度色材研究発表会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-10-23
  • [学会発表] pH-responsive transition of self-assembled structure for single surfactant system of zwitterionic amphiphile2014

    • 著者名/発表者名
      Clara Imura, Moe Hatano, Yoshiro Imura, Takeshi Kawai, Hitoshi Shindo
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Oleo Science
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-09
  • [学会発表] 長鎖アミン誘導体による多重刺激応答性材料の創製2014

    • 著者名/発表者名
      伊村くらら
    • 学会等名
      第65回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-05
    • 招待講演
  • [学会発表] 長鎖アミン誘導体による銀ナノ粒子の回収と再分散2014

    • 著者名/発表者名
      座間克也、伊村くらら、新藤 斎
    • 学会等名
      第65回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-03
  • [学会発表] 刺激応答性の長鎖アミン誘導体を用いた金ナノロッドの回収と再分散2014

    • 著者名/発表者名
      小林孝博、伊村くらら、新藤 斎
    • 学会等名
      第65回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-03
  • [備考] 表面化学研究室研究紹介

    • URL

      http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~surface/

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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