大規模かつ階層的なメソクリスタル構造の構築と無機・有機融合機能の開拓

大规模、分级介晶结构的构建和无机/有机融合功能的开发

• 批准号: 21H01627
• 负责人: 今井 宏明
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01627/
• 关键词: 自己集積; 自己組織化; バイオミネラル; 結晶成長; バイオミメティック; 自己集合; ナノ材料; ナノ結晶

研究目的は、多様な無機ナノブロックが任意な方位・サイズで規則配列した「メソクリスタル」を大規模化して実用的デバイスへと発展させ、多彩な融合機能を開拓することである。この目的を達成するため、2021年度の第1段階では、メソクリスタルの構成単位となる無機ブロックの合成手法の確立と配列手法の検討をおこなった。2022年度では第2段階として、(2-1)機能発現に適した結晶ナノブロックの配列制御、および階層的構造化と有機分子との複合化を試みるとともに、(2-2)デバイスの手本となるバイオミネラルを詳細に解析し、精緻な無機・有機複合構造に関する新たな知見を得た。(2-1)ナノブロックの配列制御では、基板上での分散媒質の蒸発制御によって約10nmのナノキューブを数mmスケールで二次元および三次元に配列させることに成功し、さらに配列メカニズムを解明した。また、結晶成長プロセスの利用によって、リン酸カルシウムおよび硫酸ストロンチウム結晶においてナノロッドを単位とするメソクリスタルの構築に成功し、そのプロセスとメカニズムを解明した。機能面では、ハロゲン化鉛ペロブスカイトと有機配位子の階層的配向配列によって蛍光特性が大幅に増強できること、強誘電体と強磁性体ナノキューブの交互積層によって新規な磁気特性が発現することを明らかにした。これらの知見は、新たな融合機能材料の開発において重要である。(2-2)大規模配列の手本とし、放散虫やケイソウの微細構造、巻貝や二枚貝の交差板構造、一部の貝類に見られる閉弁器官やサメの歯に見られる無機有機複合構造の着目した。これらのナノ構造の詳細な解析をおこなうとともに、複雑な階層構造の形成過程についての検討を進めた。特に、有機物を多く含む柔軟な層の存在が炭酸カルシウム構造体の柔軟性に重要であることを明らかにした点は実用的な材料デザインに有用な知見である。

Research purpose は, many others な inorganic ナ ノ ブ ロ ッ ク が arbitrary な azimuth, サ イ ズ で rules with column し た "メ ソ ク リ ス タ ル" を large scale し て be used デ バ イ ス へ と 発 exhibition さ せ, colorful な fusion function を pioneering す る こ と で あ る. こ の purpose を reach す る た め, paragraph 1, 2021 annual の で は, メ ソ ク リ ス タ ル の formed 単 と な る inorganic ブ ロ ッ ク の synthesis technique の establish と match column technique の beg を 検 お こ な っ た. Paragraph 2 2022 で は order と し て, (2-1) functional 発 now に optimum し た crystallization ナ ノ ブ ロ ッ ク の match suppression, お よ び class と structure of organic molecules と composite の を try み る と と も に, (2 - (2) デ バ イ ス の hand reached と な る バ イ オ ミ ネ ラ ル を detailed analytical し に, delicate な inorganic, organic composite structure に masato す る new た な See を get た. (2-1) ナ ノ ブ ロ ッ ク の match column suppression で は, substrate で の dispersion medium の steamed 発 suppression に よ っ て about 10 nm の ナ ノ キ ュ ー ブ を several mm ス ケ ー ル で secondary yuan お よ び three-d に match column さ せ る こ と に successful し, さ ら に match column メ カ ニ ズ ム を interpret し た. ま た, crystal growth プ ロ セ ス の using に よ っ て, リ ン acid カ ル シ ウ ム お よ び sulfate ス ト ロ ン チ ウ ム crystallization に お い て ナ ノ ロ ッ ド を 単 a と す る メ ソ ク リ ス タ ル の constructing に し success, そ の プ ロ セ ス と メ カ ニ ズ ム を interpret し た. Functional surface で は, ハ ロ ゲ ン melt lead ペ ロ ブ ス カ イ ト と deserve to go up of organic ligand の class に よ っ て 蛍 light feature が に sharply raised strong で き る こ と, strong electricity body と lure strong magnetic body ナ ノ キ ュ ー ブ の interaction horizon に よ っ て new rules of magnetic 気 な が 発 now す る こ と を Ming ら か に し た. The <s:1> れら <s:1> insights たな and the development of new たな fusion functional materials <e:1> are にお て て important である. (2 - (2) large assortment の hand reached と し, tossing in insect や ケ イ ソ ウ の fine structure, 巻 bei や two bei の a job board structure, see a の shellfish に ら れ る chemical organs closed や サ メ の 歯 に see ら れ る の inorganic organic composite structure with mesh し た. こ れ ら の ナ ノ tectonic の detailed analytical を な お こ な う と と も に, complex 雑 な class structure formation の に つ い て の beg を 検 into め た. に, organic matter, を く more contain む soft な が の exist carbon acid カ ル シ ウ ム constructs の softness に important で あ る こ と を Ming ら か に し た point は な materials to be デ ザ イ ン に な useful knowledge で あ る.

项目成果

臭化セシウム鉛ナノキューブの配列制御による光安定性の向上

通过控制溴化铯铅纳米立方体的排列来提高光稳定性

• 发表时间: 2022
• 作者: YUE QIANG;金山大志;松尾航太;西川僚馬;中本歴;横谷尚睦;村岡祐治;橋本翔太 佐々木萌香 磯由樹 緒明佑哉 磯部徹彦 今井宏明
• 通讯作者: 橋本翔太 佐々木萌香 磯由樹 緒明佑哉 磯部徹彦 今井宏明

二成分系分散媒によるフッ素アパタイトナノロッドの垂直および水平配列体の形成

使用二元分散介质形成氟磷灰石纳米棒的垂直和水平阵列

• 发表时间: 2022
• 作者: Oka M.;Honda S.;田心宇 星合秋佑 今井宏明
• 通讯作者: 田心宇 星合秋佑 今井宏明

ファエオダリア類クロシオアミダマ(Aulosphaera sp.)の骨格構造解析

Aulosphaera sp. 的骨骼结构分析。

• 发表时间: 2022
• 作者: 村岡祐治;竹田一匡;脇田高徳;横谷尚睦;山口桃佳 仲村康秀 緒明佑哉 下出慎次 今井宏明
• 通讯作者: 山口桃佳 仲村康秀 緒明佑哉 下出慎次 今井宏明

Wide-area multilayered self-assembly of fluorapatite nanorods vertically oriented on a substrate as a non-classical crystal growth

• DOI: 10.1039/d1nr01884a
• 发表时间: 2021-05-18
• 期刊: NANOSCALE
• 影响因子: 6.7
• 作者: Hagiwara, Yuki;Oaki, Yuya;Imai, Hiroaki
• 通讯作者: Imai, Hiroaki

アンモナイト化石の真珠層の微細構造と光学特性の解析

菊石化石中珍珠质的微观结构和光学性质分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamahara Hiroyasu;Feng Bin;Seki Munetoshi;Adachi Masaki;Sarker Md Shamim;Takeda Takahito;Kobayashi Masaki;Ishikawa Ryo;Ikuhara Yuichi;Cho Yasuo;Tabata Hitoshi;大島ゆり 八木勇太 津田裕之 緒明佑哉 今井宏明
• 通讯作者: 大島ゆり 八木勇太 津田裕之 緒明佑哉 今井宏明