研究紹介
◎はじめに
2021年、東京オリンピックが開催されましたね！ オリンピックといえば「金銀銅のメダル」ですが、 もしナノスケールの金銀銅のメダルを作成したらどうなるでしょうか？ 実は「紫黄赤」色を呈色するようになります。 ナノサイズになることで全く異なった性質が現れるわけです。 こうした特徴は色だけではなく、反応や物性にも表れます。 これら金属は通常はとても安定で反応性は低いのですが、 ナノサイズにおいては多様な反応性を示します。 また、ナノサイズにすることで、物性に大きく影響を与える 特有の現象を引き起こします。
当研究室では、こうしたいろいろな機能や現象の利用を目的とした ナノ構造(ナノ粒子、ナノワイヤなど)の作製、応用を中心に研究を行っています。
◎光還元法によるナノ構造の合成
光を用いて金属イオンを還元することで様々なサイズ・形状を制御したナノ構造を合成することができます。環境負荷の高い還元剤を使用せずに反応を容易におこなえるという特徴があります。例えば、層状粘土鉱物であるサポナイトを用いて様々な形状の銅ナノ構造を合成することができます。
RSC Adv., 7 (2017) 41896
Chem. Commun., 54 (2018) 5854
Chem. Lett. 2022, 51, 500-503
など
○ ナノ粒子触媒 ○
触媒とは、化学反応を促進する物質でそれ自身は反応前後で変わらないものです。有機化学における酸化還元反応や自動車の排気ガスの浄化、プラスチックなどの有機物の合成など様々な場面で利用されています。当研究室ではTiO2上やゼオライト細孔内に銅ナノ粒子を合成し、様々な触媒反応への利用を目指しています。
○ ナノ構造を導入した熱電変換材料 ○
熱電変換材料は、熱を直接電気に変換することができる材料です。工場からの排熱など、無駄になっているエネルギーの再利用や、ウェアラブルデバイスに必要な小型電源への応用などに期待されています。また、火力発電などと比べ発電時に二酸化炭素を排出しないほか、単純な構造で軽量な発電機関であるという特徴があります。当研究室では、熱電材料への応用が期待されている導電性高分子などへナノ粒子やナノワイヤなどのナノ構造を導入することで、熱電変換効率の向上を目指しています。
ACS Omega 2022, 7, 36, 32101-32107
○ ナノ粒子と熱応答材料との複合化 ○
ナノ粒子に特有の局在表面プラズモン共鳴と呼ばれる、ある特定の波長を吸収する現象がありますが、この吸収した光のエネルギーは効率よく熱に変換されることが知られています。ナノ粒子と熱応答材料を組み合わせることで、ナノ粒子まわりの局所的な加熱を利用したドラッグデリバリーなどへの応用が期待されています。当研究室では、銅ナノ粒子と熱応答材料であるPNIPAMを複合化して熱応答特性の発現を目指しています。
●こんな方におすすめ
・ものづくりに興味がある方
・機能性材料に興味がある方
・ナノサイズの世界に興味がある方
●定例行事(※2019年度のものです。2023年度は未定です。)
3,4月 朝活1に取り組みます
4月 合同バーベキュー
6月 他大との合同研究発表会
8月 朝活2に取り組みます
9月 ゼミ合宿
2月 修論、卒論発表会
これに加え、週に一回に論文紹介セミナーを開いています。
