1つ・2つ・3つ・・・の粒子が導く新材料創出の包括科学

由一、二、三……粒子引导创造新材料的综合科学

基本信息

批准号：
22226017
负责人：
関修平
金额：
$ 71.14万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2014
项目状态：
已结题

项目摘要

架橋型の反応を示す高分子材料に高エネルギー加速粒子を入射すると、付与されるエネルギーによりイオントラック内に架橋反応点が選択的に分布し、分子間架橋反応といった不均一な反応を介してゲル化を誘起する。この単一粒子ナノ加工法(SPNT)により、さまざまな合成高分子・生体高分子・物質内包性高分子を自由にナノ構造化し、それぞれを組み合わせて多機能ナノ構造体をユニバーサルに形成しえる全く新しいナノ構造材料創成技術として確立することが本研究の最大の目的である。今年度の実施計画は、本研究の5つの実施グループにおいて、1.生体高分子、特にタンパク質をベースとしたナノ構造体の形成(大阪大学)、2.高分子膜の自由細孔形成とエッチング拡張メカニズムの解明(原子力機構)、3.セラミックナノ材料形成と制御の基礎概念の確率(原子力機構)、4.有機・金属ナノ粒子ハイブリッドナノ構造体形成技術の提案(東北大学)、5.クラスターイオンを用いた複数原子の加速粒子による相互作用の解明(原子力機構)について実施した。特に、タンパク質はSPNT法の適用において、優れたナノ構造化特性を示し、タンパク質固有の生体適合性、たとえば特定化合物に対する親和性や酵素活性といった機能を維持したまま、ナノ構造化を行うことが可能であることが明らかとなった。同時に、このタンパク質ナノワイヤーを従来の合成高分子ナノワイヤーと自由に連結することや、分解できることを明らかとした。一方で、貴金属ナノ粒子を内包した架橋高分子ナノ構造体を形成することにも成功した。これらのナノ構造体はそれぞれを自由に組み合わせることが可能であり、目的とする多機能ナノ構造体形成のための基盤技術として大きな成果となった。

当高能加速粒子被注入表现出交联型反应的聚合物材料时，所施加的能量选择性地将交联反应点分布在离子轨迹内，通过非均匀反应（例如分子间交叉）形成凝胶-连接反应引起变化。利用这种单粒子纳米制造方法（SPNT），可以自由地纳米结构各种合成聚合物、生物聚合物和材料封装聚合物，并且可以将它们组合起来普遍形成多功能纳米结构。这项研究的主要目的是建立一种新技术。创建纳米结构材料。今年的实施计划由该研究的五个实施小组组成：1. 基于生物聚合物，特别是蛋白质的纳米结构的形成（大阪大学），2. 聚合物膜的自由孔形成和蚀刻（日本原子能机构）。 ), 3. 陶瓷纳米材料形成和控制的基本概念的概率（日本原子能机构），4.有机-金属纳米颗粒混合纳米结构形成技术的提案（东北大学），5.使用簇离子加速多个原子粒子的相互作用（日本原子能机构）机构）。特别是，当应用于SPNT方法时，蛋白质表现出优异的纳米结构特性，并且可以在保持蛋白质固有的生物相容性（例如对特定化合物的亲和力和酶活性）的同时对它们进行纳米结构。同时，他们还透露，这些蛋白质纳米线可以自由地连接到传统的合成聚合物纳米线上，并且可以被分解。另一方面，他们还成功地形成了含有贵金属纳米粒子的交联聚合物纳米结构。这些纳米结构可以自由组合，这使其成为形成所需多功能纳米结构的基础技术的重大成就。