原子レベルで制御されたモデル有機材料の化学構造-水和構造-界面現象の包括的研究

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成
• 研究課題/領域番号: 20H05210
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 林 智広 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30401574)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 表面科学

研究実績の概要

当該年度においては、湿度管理を行い、吸着水の量を精密に制御した環境下での自己組織化単分子膜(Self-assembled monolayer: SAM)表面上の吸着水のX線発光分析を行った。表面電荷、極性など物理化学的特性の異なる8種類のSAMを形成し、単分子膜末端の官能基の種類で吸着水の電子状態が大きく異なることを発見した。また、同様の系に関して赤外分光法を用いた測定も行い、界面水分子の水素結合状態と、電子状態の相関に関する知見を得た。

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

当初の目的である、界面水分子の水素結合状態と、電子状態の相関に関する知見を得た、という点で概ね順調に研究が進捗していると判断した。

今後の研究の推進方策

次年度は測定を行った実験系に関して、第一原理計算、分子シミュレーションを組み合わせた理論計算を行う。これにより、界面水に関してより詳細な分子でベルでの描像、理解を得ることを目標とする。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of Polyacrylonitrile Nonwoven Mats and Silver?Gold Bimetallic Nanoparticle?Decorated Nonwoven Mats for Potential Promotion of Wound Healing In Vitro and In Vivo and Bone Growth In Vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: Meng-Yi Bai, Fang-Yu Ku, Jia-Fwu Shyu, Tomohiro Hayashi, Chia-Chun Wu
  • 雑誌名: Polymers (Basel) 巻: 13(4) ページ: 516
  • DOI: 10.3390/polym13040516
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Visualization of molecular binding sites at the nanoscale in the lift-up mode by amplitude-modulation atomic force microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: Maekawa Tatsuhiro, Nyu Takashi, Mondarte Evan Angelo Quimada, Tahara Hiroyuki, Suthiwanich Kasinan, Hayashi Tomohiro
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 7 ページ: 4213-4220
  • DOI: 10.1039/D0NR06125E
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lab on a tip: atomic force microscopy as a versatile analytical tool for nano-bio science (2021)
  • 著者名/発表者名: Evan Angelo Quimada Mondarte, Hiroyuki Tahara, Kasinan Suthiwanich, Subin Song, Fan Wang,Tomohiro Hayashi
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 33(1) ページ: 223-232
  • DOI: 10.18494/SAM.2021.3069
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of interfacial water in determining the interactions of proteins and cells with hydrated material (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Masaru, Shigeaki Morita, Hayashi Tomohiro
  • 雑誌名: Colloids and Surface B: Biointerfaces. 巻: 198 ページ: 111449
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2020.111449
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Water at interfaces: its behavior and roles in interfacial phenomena (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Hayashi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1246/cl.210049
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Scanning tunneling microscopy study on phase behavior of self-assembled monolayers formed by coadsorption of octanethiol and octyl thiocyanate on Au(111) (2020)
  • 著者名/発表者名: Youngsik Choi, Sicheon Seong, Seulki Han, Young Ji Son, Evan Angelo Quimada Mondarte, Hiroyuki Tahara, Subin Song, Tomohiro Hayashi, Jaegeun Noh
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 707 ページ: 138100
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2020.138100
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Formation and Surface Structure of Highly Ordered Self-Assembled Monolayers of Alkyl Selenocyanates on Au(111) via Ambient-Pressure Vapor Deposition (2020)
  • 著者名/発表者名: Seulki Han, Sicheon Seong, Young Ji Son, Yasuyuki Yokota, Tomohiro Hayashi, Masahiko Hara, Jaegeun Noh
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 124 ページ: 26730-26740
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c07401
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Living Ring-Expansion Polymerization of Thiirane with Cyclic Monocarbamothioates (2020)
  • 著者名/発表者名: Kudo Hiroto, Naritomi Kazunori, Onishi Shuto, Maekawa Hiroyuki, Mondarte Evan Angelo Quimada, Suthiwanich Kasinan, Hayashi Tomohiro
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 53 ページ: 4733-4740
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.0c00687
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Data-Driven Prediction of Protein Adsorption on Self-Assembled Monolayers toward Material Screening and Design (2020)
  • 著者名/発表者名: Rudolf Jason Kwaria, Evan Angelo Quimada Mondarte, Hiroyuki Tahara, Ryongsok Chang, tomohiro Hayash
  • 雑誌名: ACS Biomaterials Science & Engineering 巻: 6(9) ページ: 4949-4956
  • DOI: 10.1021/acsbiomaterials.0c01008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Selective electro-oxidation of glycerol to dihydroxyacetone by a non-precious electrocatalyst ? CuO (2020)
  • 著者名/発表者名: CinLiu, Makoto Hirohara, Tatsuhiro Maekawa, Ryongsok Chang, Tomohiro Hayashi, Cia-Ying Chiang
  • 雑誌名: Applied Catalysis B: Environmental 巻: 265 ページ: 118543
  • DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.118543
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Study on Bacterial Anti-adhesiveness of Stiffness and Thickness Tunable Cross-linked Phospholipid Copolymer Thin-film (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhou Lu, Evan Angelo Mondarte, Kasinan Suthiwanich, Tomohiro Hayashi, Tsukuru Masuda, Norifumi Isu, Madoka Takai
  • 雑誌名: ACS Applied Bio Materials 巻: 3(2) ページ: 1079
  • DOI: 10.1021/acsabm.9b01041
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 原子間力顕微鏡を用いた生体分子の特異的結合の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: キマダ モンダルテ エヴァン アンジェロ, 田原 寛之, 張 嶺碩, 林 智広
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 89(7) ページ: 390-393
  • DOI: 10.11470/oubutsu.89.7_390
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Imaging nanophase-separated structure of block copolymer by atomic force microscopy in Aqueous Solution (2020)
  • 著者名/発表者名: Kasinan Suthiwanich, Yukari Hiraguchi, Takashi Nyu, Evan Angelo Quimada Mondarte, Madoka Takai,Tomohiro Hayashi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 49 ページ: 641-644
  • DOI: 10.1246/cl.190894
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Real-time and in situ observation of structural evolution of giant block copolymer thin film under solvent vapor annealing by atomic force microscopy (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaori Takano, Takashi Nyu, Tatsuhiro Maekawa, Takashi Seki, Ryuichi Nakatani, Takahiro Komamura, Teruaki Hayakawa,Tomohiro Hayashi
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 10(1) ページ: 70-75
  • DOI: 10.1039/c9ra09043f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 材料科学と情報科学の出会い: バイオマテリアル分野の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林智広
  • 雑誌名: 研究開発リーダー 巻: 16（10） ページ: 22－25
• [雑誌論文] 林智広. データ科学で医療材料を創る (2020)
  • 著者名/発表者名: 林智広
  • 雑誌名: みらいぶっく～学問・大学なび学校法人河合塾 巻: - ページ: -
• [雑誌論文] 原子間力顕微鏡を用いたバイオ界面の解析: 水中での評価技術の発展と代表的成果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林智広
  • 雑誌名: 水中・液中における測定・評価と応用技術 巻: - ページ: -
• [雑誌論文] Anti-biofouling Surfaces Made of Biomolecules 生体分子で作る抗付着性表面 (2020)
  • 著者名/発表者名: 張嶺碩, E. A. Mondarte, E. Mendoza, 田原寛之,林智広
  • 雑誌名: Vacuum and Surface Science 表面と真空 巻: 63(6) ページ: 289-293
  • DOI: 10.1380/vss.63.289
  • オープンアクセス
• [学会発表] Water at biointerfaces: what makes surfaces bioinert? (2021)
  • 著者名/発表者名: 林智広
  • 学会等名: The 4th Aquaphotomics International Conference
• [学会発表] Data-driven prediction of protein adsorption on self-assembled monolayers:toward material screening and design (2020)
  • 著者名/発表者名: 林智広
  • 学会等名: 第30回日本MRS-J年次大会
• [学会発表] バイオマテリアルと生体分子・細胞の相互作用の理解および材料情報学による設計最適化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林智広
  • 学会等名: S&Tセミナー
• [学会発表] 情報科学を利用したソフトバイオマテリアルの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林智広
  • 学会等名: 日本ゴム協会年次大会
• [学会発表] Probing the macromolecular crowding condition at the interfacial level using colloidal probe atomic force microscopy (2020)
  • 著者名/発表者名: Evan Angelo Quimada Mondarte, Elisa Margarita Mendoza Zamarripa, Ryongsok Chang,Tomohiro Hayashi
  • 学会等名: 第30回MRS-J年次大会
• [学会発表] バクテリア接着を規制する高分子薄膜物性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高井まどか, 林智広, 陸洲, 増田造, Evan Angelo Qimada Mondarte, Suthiwanich Kasinan,井須紀文
  • 学会等名: 第69回高分子討論会
• [図書] 水中・液中における測定・評価と応用技術 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大西 洋, 森口 志穂, 林 智広, 木之下 博, 松本 直浩, 小椋 俊彦, 大久保 信明, 高山 博光, 紙野 圭, 細田 奈麻絵, 鳥村 政基, 中山 敦好, 国岡 正雄, 本間 寿, 敷野 修, 糸﨑 秀夫, 加藤 亮, 蜂屋 弘之, 今城 勝治, 吉田 弘
  • 総ページ数: 165
  • 出版者: S&T出版
  • ISBN: 978-4-907002-82-4
• [備考] 林研究室WEBサイト
  • URL: http://lab.spm.jp/