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2014 年度 実績報告書

単分子テンプレート法を用いた有機結晶の多形制御

研究課題

研究課題/領域番号 25620025
研究機関東京大学

研究代表者

原野 幸治  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70451515)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード結晶成長 / 超分子化学 / 有機結晶 / 結晶多形 / ナノ材料
研究実績の概要

サイズの揃った溶媒分散性の有機サブマイクロメートルサイズ粒子(SMP)はバイオマテリアルや有機デバイスに資する材料として幅広い応用可能性を持つ.既に産業応用されている高分子のSMPに対して,有機低分子からなるSMPは化合物個々の性質・機能を集合化により活用できる点で重要な物質群である.しかし,有機低分子からなるSMPは汎用的な作製技術がいまだ確立しておらず,特に疎水性の有機分子からなる分散性SMPついては一般的に分散剤の添加が必要であることに加え,形態やサイズの系統的な制御は困難とされてきた.今回我々は,数十~数百ナノメートルの直径を有する,疎水性低分子化合物からなる水分散性SMPの簡便かつ汎用的調製法を確立し,溶媒誘起熟成機構に基づく調製後サイズ制御を達成したので報告する.
水に難溶性の有機化合物を溶解したTHF溶液を水中へ速やかに注入し,その後THFを留去することで,再現性良く水分散SMPを作製することに成功した.粒子径は注入速度や溶液濃度を変えることで調製することが可能である.種々の化合物を精査した結果,フラーレン誘導体やペンタセンなど,化合物として極めて水に安定性が低い化合物ほど良好な分散液が得られることが明らかになった.興味深いことに,結晶性の高い有機化合物から調製した粒子でも,結晶にならずアモルファス状態を保ったまま水分散しており,さらには溶媒留去後もアモルファス状態が保たれたまま球形粒子として粉末が得られることが各種測定から示された.加えて,これらのSMPは狭いサイズ分布,室温で1年以上の分散安定性,熱安定性などの特長を有することも明らかとなった.さらに,いったん得られたSMPの水分散液にTHFを加えて放置する事で,時間経過と共に粒子サイズが徐々に増大することを見いだした.この現象を利用してSMPの粒子径について調製後制御することにも成功した.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Formation of a Polycrystalline Film of Donor Material on PEDOT:PSS Buffer Induced by Crystal Nucleation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Harano, S. Okada, S. Furukawa, H. Tanaka, E. Nakamura
    • 雑誌名

      J. Polym. Sci. Pol. Phys.

      巻: 52 ページ: 833-841

    • DOI

      10.1002/polb.23493

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Surface and Inner Structure Imaging of Organic Semiconductors and Insulators by Scanning Electron Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okada, Koji Harano, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      Tateshina Conference on Organic Chemistry
    • 発表場所
      蓼科フォーラム(長野県茅野市)
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-10
  • [学会発表] 基板表面の化学修飾による有機ナノ結晶の核形成および結晶形態制御と有機薄膜太陽電池への応用2014

    • 著者名/発表者名
      岡田賢,原野幸治,田中秀幸,古川俊輔,中村栄一
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [学会発表] 疎水性有機化合物を用いた水分散性サブマイクロ粒子形成と粒径制御2014

    • 著者名/発表者名
      原野幸治,劉超,中村栄一
    • 学会等名
      第23回有機結晶シンポジウム
    • 発表場所
      東邦大学(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
  • [学会発表] 基板表面の化学修飾による有機ナノ結晶の核形成および結晶形態制御2014

    • 著者名/発表者名
      岡田賢,原野幸治,古川俊輔,田中秀幸,中村栄一
    • 学会等名
      第25回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-09
  • [学会発表] Heterogeneous Nucleation of Organic Crystals: Mechanism and Morphology Control2014

    • 著者名/発表者名
      Koji Harano
    • 学会等名
      Joint Congress of Asian Crystallization Technology Symposium-2014 (ACTS-2014) and 11th International Workshop on Crystal Growth of Organic Materials CGOM (CGOM11)
    • 発表場所
      奈良県新公会堂(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2014-06-17 – 2014-06-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Understanding mechanisms of heterogeneous nucleation at a molecular level2014

    • 著者名/発表者名
      Koji Harano, Tatsuya Homma, Yoshiko Niimi, Masanori Koshino, Kazu Suenaga, Ludwik Leibler, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Crystal Engineering
    • 発表場所
      Waterville Valley, USA
    • 年月日
      2014-06-01 – 2014-06-06
  • [学会発表] 低着地電圧SEMによる有機分子半導体の結晶形状観察2014

    • 著者名/発表者名
      岡田賢,古川俊輔,田中秀幸,原野幸治,中村栄一
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-13
  • [備考] 東京大学大学院理学系研究科化学専攻物理有機化学研究室

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/common/NakamuraLab.html

  • [産業財産権] 水分散性非晶質粒子及びその調製方法2015

    • 発明者名
      中村栄一,原野幸治,劉超,稲越直人
    • 権利者名
      中村栄一,原野幸治,劉超,稲越直人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2015/56879
    • 出願年月日
      2015-03-09
    • 外国

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公開日: 2016-06-01  

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