工学系研究科 O I S H I 循環物質化学専攻 Y U S H I 大石 祐司 教授 「多成分系における分子凝集領域の大きさと形態の制御」 「有機—無機複合膜における無機層構造制御と複合膜形態の原子 レベル制御」 [キーワード] 単分子膜，りん脂質，多成分系，複合系，高分子単結晶， 走査型プローブ顕微鏡 制 御 化 素 子 開 発 で 新 た な ビ ジ ネ ス を ！ 研究紹介 ◆研究概要 分子化合物は特に，その集合様式が力学的，電気的， 光学的など材料物性に大きく影響を与えます．従って， 材料開発においては，分子の集合構造・形態，集合機構 を明確にし，それらに基づく制御法を提示することが不 可欠です．加えて，当研究室では，構造や物性に及ぼす 次元性に注目し，主に二次元凝集系，具体的には不溶性 単分子膜を対象に，分子の集合原理の解明，およびその 制御方法の確立を目的に研究を展開しています． H C + C これまでに当研究室では，以下の項目について解明し てきました． ①凝集エネルギー差は，分子分散もしくは相分離である かを決定する． ②表面自由エネルギー差と静電的相互作用は，ドメイン サイズを決定する． ③表面電位とラインテンションは，ドメイン形態を決定 する因子である． ④上記の因子を調整することで相分離発現，そしてドメ インサイズをナノメートルからマイクロメートルまで 自由に制御でき，真円や樹枝状ドメインと形状の制御 が可能となる． F － Ｈ＋ ＋ ＋ Ｈ＋ － ＋ － ＋ Ｈ＋ ＋ － 図１．ドメインに及ぼす因子 Halogen addition ◆多成分系における分子凝集領域の大きさと形態の制御 不溶性単分子膜（ラングミュアー膜）を対象に，擬二次 元拘束場における分子凝集制御の指針を得ることを目的 として，相分離ドメインの大きさ・形状に及ぼす因子の 解明を行っています．疎水基に関しては，鎖長差による 凝集エネルギー差，炭化水素鎖と炭化フッ素鎖との表面 自由エネルギー差を，親水基に関しては，水相の pH，イ オン強度による静電的相互作用，表面電位，ラインテン ションの寄与を検討しています（図１）． ◆有機—無機複合膜における無機層構造制御と複合膜形 態の原子レベル制御 有機化合物と無機化合物からなる複合系の形態構造制 御法の確立を目指し，鉛系層状ペロブスカイト薄膜を対象 として，無機層の構造制御，当該薄膜の形態秩序化法の開 発を行っています．これまでに当研究室では，以下の項目 について解明してきました． ①ハロゲン種やその濃度を調整することで無機八面体中 ハロゲンの配位状態が無秩序に変化すること（図 2）， ②上記①の制御により僅かずつ色相が異なる様々な発光 色が得られること． ③膜が基板へ移る時空間を構造形成場として利用した移 行誘起法により，膜厚変位が原子サイズの形態均一超薄 膜が形成可能であること． － Br Added halogen 図 2．ハロゲン配位変化 ◆特許など ・有機無機層状ペロブスカイト薄膜の製造方法 （特願 2016-127235） ・広範囲平滑性を有する高平滑性疎水性基板調製法（特開 2010-249696） ・有機・無機層状ペロブスカイト化合物薄膜の構造置換方 法及び薄膜作製方法の効率化（特開 2009-0206548） ・二次元分子パターンの作成法（特開平 8-250489） 掲載情報 2016 年８月現在 電子・光学機器 ビジネス関係者へ 一言アピール 産学・地域連携機構より 佐賀大学研究室訪問記 2016 素子作製のアイデアを利用したい企業様，気軽にご相談ください． 大石祐司教授は，毒素タンパクの生体膜への侵入機序，高分子単結晶の形成機構， 高配向性高分子膜の作製に関する研究も行っています．興味がある方は，是非お問 合せください． 佐賀大学 産学・地域連携機構 （佐賀県佐賀市本庄町１番地） （お問い合せ先） 国立大学法人 佐賀大学 学術研究協力部 社会連携課 TEL：0952-28-8416 E-mail：[email protected]
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