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2017 Fiscal Year Annual Research Report

メソポーラスシリカ粒子を利用したコロイド超格子結晶の構造制御

Research Project

Project/Area Number 15J06919
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

山本 瑛祐  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Keywordsメソポーラスシリカ / ナノ粒子 / コロイド結晶 / 中空粒子
Outline of Annual Research Achievements

1. 研究目的 : 3次元フォトニック結晶は、その周期性を多様に変化させることで、負屈折率や光局在化などを実現すると期待されている。この3次元フォトニック結晶の構造制御に向け、2種類のコロイド粒子の集合で形成されるコロイド超格子結晶が注目されている。本研究では、多様な結晶構造のコロイド超格子結晶の作製を目指す。
2. 研究手法 : 粒子が自己集合する際に2種類の長距離引力が作用する場合には、複雑な構造を組むことが理論的に示されている。本研究では、コロイド状メソポーラスシリカ粒子(CMS)への磁性物質の導入により磁気的相互作用を、電荷を持つ有機官能基の修飾により静電的相互作用を独立して制御し、新規構造のコロイド超格子結晶の獲得を狙う。
3. 研究成果:本課題では、MSNsの内部に粒子間相互作用を変化させる磁性ナノ粒子などの物質を導入する予定であった。本年度はゲスト種の取り込み量増加に向けて、中空構造を有するナノ粒子の作製を行った。一般的に中空CMSは、シリカナノ粒子や界面活性剤ミセルなどのコア粒子を鋳型としてメソポーラスシリカを析出させることで作製されるが、鋳型除去に塩基処理や焼成など煩雑な過程が必要となる。本研究では、CMSに有機シロキサンを被覆し加熱するだけで、中空CMSが形成することを明らかにした。
一昨年度、FCC構造のコロイド結晶の粒子間隙に選択的に粒子を析出させることで、ABC2構造の新規構造を持つコロイド超格子結晶への作製に成功した。本手法は、研究課題の目的である多様な構造のコロイド超格子結晶を作る汎用的手法となる可能性がある。本年度は、超格子構造の多様化に向けてさらなる組成の展開を目指した。具体的には、金-シリカで構築されるコロイド超格子結晶の間隙にカーボンを詰めたのちに、シリカのみを選択的に除去することで、金-カーボンで構築される超格子結晶の作成に成功した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Transformation of Mesostructured Silica Nanoparticles into Colloidal Hollow Nanoparticles in the Presence of a Bridged-Organosiloxane Shell2018

    • Author(s)
      Yamamoto Eisuke、Uchida Saki、Shimojima Atsushi、Wada Hiroaki、Kuroda Kazuyuki
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 30 Pages: 540~548

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.7b04860

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アミノプロピル基修飾メソポーラスシリカナノ粒子の分解挙動2018

    • Author(s)
      内田早紀, 嘉陽真弓, 山本瑛祐, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] Preparation of Highly Porous Gold Nanoparticle Crystals Interconnected with Carbon2018

    • Author(s)
      Lulu Cheng, Eisuke Yamamoto, Seiya Mori, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] Ternary Nanoparticle Crystals Consisting of Silica-Gold Nanoparticles Prepared by Post Reductive Formation of Gold2018

    • Author(s)
      Eisuke Yamamoto, Seiya Mori, Yoshiyuki Kuroda, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, and Kazuyuki Kuroda
    • Organizer
      Joint Workshop on Solid State and Biological Chemistry between UCLA and Waseda University
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水熱処理による大細孔径メソポーラスシリカナノ粒子の細孔閉塞2017

    • Author(s)
      程 鹿々, 山本瑛祐, 森 聖矢, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • Organizer
      日本ゾル-ゲル学会第15回討論会
  • [Presentation] 水熱処理による大細孔径のクローズドポアを持つメソポーラスシリカナノ粒子の作製2017

    • Author(s)
      程 鹿々, 山本瑛祐, 森 聖矢, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ2017
  • [Presentation] 芳香族系置換基を有する有機シロキサンからなるヤヌス型メソポーラスシリカナノ粒子の作製2017

    • Author(s)
      石川ゆきの, 山本瑛祐, 和田宏明, 下嶋 敦, 黒田一幸
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ2017
  • [Presentation] 界面活性剤結晶を用いたリボン状メソポーラスシリカナノファイバーの合成及び形成メカニズムの調査2017

    • Author(s)
      小澤耕多, 津村卓也, 山本瑛祐, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ2017
  • [Presentation] ワンポットで作製可能な中空有機修飾シロキサンナノ粒子の細孔制御、ポスター2017

    • Author(s)
      内田早紀, 山本瑛祐, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ2017
  • [Presentation] シリカナノ粒子の有機シロキサン被覆による中空粒子の形成過程2017

    • Author(s)
      内田早紀, 山本瑛祐, 下嶋 敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • Organizer
      第33回ゼオライト研究発表会

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Published: 2018-12-17  

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