【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT0078
利用課題名 / Title
バイオミネラリゼーションに倣った有機無機複合材料の合成
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials
キーワード / Keywords
ナノワイヤー・ナノファイバー/ Nanowire/nanofiber,コンポジット材料/ Composite material,X線回折/ X-ray diffraction,ナノ粒子/ Nanoparticles,電子顕微鏡/ Electronic microscope
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
三上 喬弘
所属名 / Affiliation
東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
加藤隆史
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
福川昌宏,近藤尭之,寺西亮佑,木村鮎美,押川浩之,飯盛桂子,府川和弘
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡
UT-006：ハイスループット電子顕微鏡
UT-202：高輝度In-plane型X線回折装置
UT-203：粉末X線回折装置
UT-007：高分解能分析電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
生体硬組織であるバイオミネラルの形成過程（バイオミネラリゼーション）に倣うことで、省エネルギープロセスで新規有機無機複合材料の合成が可能である。酸性高分子をテンプレートとした有機無機複合コロイドを作成し、走査型電子顕微鏡・透過型電子顕微鏡を用いて形態観察を、X線回折装置を用いてナノ構造解析を行った。これらのサンプル形態や結晶構造を観察し、目的のサイズ・形態を有するコロイド粒子の合成条件最適化を行った。
実験 / Experimental
走査型電子顕微鏡観察(高分解能走査型分析電子顕微鏡 JSM-7800F-PRIME)では、コロイド分散体をガラス基板状に滴下、乾燥させた後、オスミウムコーティングを行い、形態観察を行った。より詳細なナノ構造を明らかにするために、Cuグリッド上に滴下したコロイドサンプルに対して透過型電子顕微鏡観察(透過/走査型分析電子顕微鏡(TEM/STEM) JEM-2800, 高分解能分析電子顕微鏡 JEM-2010F)を行い、その電子線回折像や元素マッピング情報を取得した。また、ガラス基板上に堆積させたコロイドサンプルに対してX線回折測定(粉末X線回折装置 SmartLab(3kW), 高輝度In-plane型X線回折装置 SmartLab(9kW))を行い、その集積構造を明らかにした。
結果と考察 / Results and Discussion
有機無機複合コロイド粒子の形態は、各種イオンの濃度やpH、温度などによって、精密に制御されることが明らかになった。また、透過型電子顕微鏡観察では、コロイド粒子が異方的な結晶方位を有しており、酸性高分子が結晶成長過程を制御していることが示唆された。X線回折測定において、異方的なコロイド粒子の集積により、異方的なナノ構造が構築されることがわかった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Riki Kato, 2D Photonic Colloidal Liquid Crystals Composed of Self‐Assembled Rod‐Shaped Particles, Advanced Materials, 36, (2024).
DOI: 10.1002/adma.202404396
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 加藤利喜, 三上喬弘, 加藤隆史, “Liquid Crystallinity and Optical Properties of Colloidal Nanohybrids” 29th International Liquid Crystal Conference (Rio de Janeiro), 令和6年7月22日
- 加藤利喜, 三上喬弘, 加藤隆史, “水圏合成で得られた生分解性無機コロイド液晶のフォトニック機能”第14回CSJフェスタ2024(東京), 令和6年10月22日
- 加藤利喜, 三上喬弘, 加藤隆史, “棒状粒子の自己組織化による構造色の発現”日本化学会第105春季年会(大阪), 令和7年3月28日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件