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研究紹介 岡山理科大学 理学部 化学科 固体表面化学研究室 橘高茂治 ・ 高原周一
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固体表面科学研究室の研究概要 ナノサイズの均一な孔をもつ多孔体の合成 ナノチューブの合成 V2O5 ナノ粒子の合成 Mg(OH)2
ナノスペース中での相変化と分子運動の研究 測定装置の作製（コンピュータ制御を含む） 解析プログラムの作成
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ナノテクノロジーについて
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ナノテクノロジーとは？ 1 nm（10-9 m）程度のミクロな構造を作り，新しい機能を発現させる技術．
ナノテクノロジーは，これからのキーテクノロジーのひとつ． 化学科でもナノテクノロジーに関連のある研究室は多い．
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1 nm ってどのくらい？ ＋ － 水素原子 ステアリン酸ナトリウム（石鹸） 0.１nm 1 nm
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ナノ構造の具体例 ナノサイズの孔（ナノスペース，多孔体） ナノチューブ ナノワイヤー ナノ粒子（超微粒子） ナノ電子回路
分子機械（分子を部品に使った機械） etc.
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実用化されているナノテクノロジー カーボンナノチューブを使用したテニスラケット
カーボンナノチューブ配合樹脂を使用した車 カーボンナノチューブは強靭な繊維 ナノ粒子配合の化粧品（日焼け止めなど） ナノ粒子化で透明感アップ ナノ粒子配合のストッキング etc.
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日本化学会の雑誌“化学と工業”6月号より ナノテクノロジーを応用して高容量 or 急速充電可能なリチウムイオン電池を開発．
健康食品の有効成分をリン脂質ナノカプセルに封入． Ir金属ナノ粒子を内包した球状シリカ粒子を作製． リンゴの皮のような形をした分子カプセルを開発． 世界最小の金属錯体型分子ボールベアリングを開発．
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ナノサイズの孔
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ナノサイズの孔 （MCM-41） ←研究対象 モービル社の Beck らによって，1992年に開発された．
均一な孔（2～10 nm）をもつ． 壁はシリカ（SiO2）． 材料を変えることも可能.
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球状ミセルの形成
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棒状ミセル
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水ガラス （ケイ酸ナトリウム水溶液）
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ナノサイズの孔の使い方 吸着剤 触媒 分子ふるい 分子カプセル ナノ反応容器 ナノワイヤー等を作製するための鋳型 etc.
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吸着剤
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触媒
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ナノスペース中での相変化と分子運動 （これ以降の話は全て固体表面化学研究室の研究対象）
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研究の目的・特徴 ナノスペース中では融点は高くなるか，低くなるか？ ナノスペース中では分子運動が速くなるか，遅くなるか？ 均一なサイズの孔をもつMCM-41を用いて精密な実験を行う．
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研究の意義 ナノスペースに液体が閉じ込められているという状況は様々な場面で出てくる． 生体内の水，土壌の粒子間の水 液体クロマトグラフィー 金属表面にはさまれた潤滑油 ナノテクノロジーの進展により，ナノスペース中の液体の性質の解明は益々重要になる．
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試料 吸着媒 MCM-41 （Beckらの方法によって合成） 吸着質 水 → 水素結合ネットワーク （ ３次元的）
Samples Pore diameter / nm C10 2.1 C14 2.8 C16 3.4 C18 3.7 吸着質 水 → 水素結合ネットワーク （ ３次元的） メタノール，エタノール → 水素結合鎖 （ １次元的） アセトニトリル（CH3CN） → 水素結合なし
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分子の運動性の測定 （１） 中性子散乱実験 日本原子力研究所 分光器 AGNES フランス Lab. Leon Brillouin 分光器 MIBEMOL 高エネルギー加速器研究機構 分光器 LAM-D （２） 誘電率測定 インピーダンス・アナライザ Agilent Technologies HP4192A 測定温度範囲 100 K －300 K －3 3 6 9 12 log (f / Hz) 誘電率 中性子散乱 測定周波数範囲
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中性子散乱実験
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中性子散乱測定装置 中性子 サンプル 検出器
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slow Γ 半値半幅 fast
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誘電率測定
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コンピュータの活用 分子シミュレーション 分子動力学法，量子化学計算など
分子シミュレーション 分子動力学法，量子化学計算など 自動計測システムの構築 プログラミング言語： Visual Basic 通信システム： GP-IB，RS-232C データ解析用ソフトの作成 プログラミング言語： Visual Basic Excelマクロ
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自動温度制御装置 （断熱型熱量計用） 試料容器 断熱シールド 熱電対 ヒーター線 電源 ナノボルトメーター パソコン
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