of Hybrid Mol-particle 阿尻研究室 教授 阿尻 雅文 准教授 高見 誠一 助教 青木 宣明 有田 稔彦 北條 大介 連絡先： Tel: 022-217-6321 E-mail: ajiri@tagen.tohoku.ac.jp 当研究室では、超臨界流体を利用することで、有機分子・無機材料がナノレベルで融合した「有機・無機ハイブリッドナノ材料」を創製している。現在、その合成機構の解明を進めるとともに、ナノ粒子をあたかも全く新しい分子とみなし、その熱力学的特性の解明を行っている。また、「有機・無機ハイブリッドナノ材料」を高分子と中に均一分散させることで、高分子と無機材料の相反機能を同時に発現させる「超ハイブリッド材料」、磁性・誘電・半導体材料等の配列により、自然界では得られない新しい特性を発現させる「メタマテリアル材料」、マルチイメージングとDDS機能を兼備する「スーパーDDS」の創製の研究を行っている。 １．有機・無機ハイブリッドナノ材料の生成メカニズム解明と創製プロセス開発 ２．有機・無機ハイブリッドナノ材料の熱力学 ３．超ハイブリッド(ハイブリッドナノ粒子－高分子の均一分散ドによる相反機能発現材料)創製 ４．メタマテリアル(多元ハイブリッド超粒子の規則的配列による新機能発現材料)創製 ５．スーパーDDS(ハイブリッド超粒子の動的多元クラスター構造体)創製 X T Single phase Phase separation reversible Transparent! Precipitation! Super Hybrid Material light Negative refractive index Employing Supercritical state Synthesis, Characterization and Thermodynamics of Hybrid Mol-particle T Critical point Solid P Liquid Gas Supercritical state Optical circuit Prefect dispersion! Metamaterial 60nm Organic shell Uniform phase formation under SC condition. Super DDS
超臨界場を利用した有機－無機ハイブリッドナノ粒子の創製 超臨界水熱合成法を利用した無機ナノ粒子への有機分子の修飾 超臨界流体 In-situ表面修飾 固体 液体 臨界点 22.1 粒子を生成させると同時に、その表面へ有機分子を修飾可能 圧力 [MPa] 気体 374 特徴 温度 [oC] 粒径、形状（成長）の制御 粒子同士の凝集を抑制 粒子表面の親水及び疎水化 高品質結晶の作製 室温 超臨界状態 室温 Organic phase 有機層 Homogenous phase 均一相 Organic phase 有機層 M M n n + + hydrolysis hydrolysis s s upercritical H upercritical H O O M(OH) M(OH) n n M M n n + + 2 2 M M n n + + dehydration dehydration Water phase 水層 水層 OH OH OH OH M M n n + + M M n n + + M M n n + + OH OH OH OH - - OH OH OH OH OH OH 超臨界水熱合成装置 回分式反応装置 冷却 流通式反応装置 TC 電気炉 P 導入 反応部 P TC 外部冷却 フィルター 背圧弁 高温・高圧用リアクター (Volume : 5 ml) ポンプ 振とう式ヒーター ～ 600 ℃ 完全分散 前駆体 水溶液 修飾剤 (有機化合物) 水 合成粒子の評価 表面修飾剤による粒径の制御と親水及び疎水化 TEM 未修飾 CeO2粒子 修飾 CeO2粒子 (in hexane) 7 nm 修飾剤濃度増大 高品質表面修飾ナノ結晶 立方体の形をしたCeO2 （表面修飾剤：デカン酸） 粒径だけでなく、成長方位面の 制御も可能 自己組織化した単分散 表面修飾ナノ結晶(CeO2) 表面をアルキル基で修飾することで疎水化有機溶媒に透明に分散 表面修飾剤の官能基を変えることにより様々な溶媒への分散が可能 FTIR 表面状態の観測 阿尻研究室 連絡先 〒９８０－８５７７ 仙台市青葉区片平2－1－1 東北大学 多元物質科学研究所 阿尻雅文 Tel : 022-217-6321 (ajiri@tagen.tohoku.ac.jp) http://www.tagen.tohoku.ac.jp/modules/laboratory/index.php?laboid=49 Modifier C9COOH 透過率 （％） Modified Fe2O3 C=O CH3 & CH2 C-H Non-modified Fe2O3 O-H O-H COO¯ 波数 (cm-1)