【研究分野】高分子化学

【研究領域課題番号】15H02179 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ハイブリッド材料 / 自己組織化 / バイオミネラリゼーション / 結晶成長 / コロイド粒子 / 液晶 / アモルファス / ヒドロキシアパタイト / 無機有機融合材料 / 複合材料」 / 機能性高分子 / 融合マテリアル / 分子制御 / 有機無機複合材料 / 液晶高分子 / 炭酸カルシウム

【研究成果の概要】

水溶性高分子によって安定化した無機結晶のアモルファス前駆体の結晶化を、高分子基板で制御することにより、形状や配向を制御したヒドロキシアパタイトや酸化亜鉛の薄膜結晶を作製する手法を開発した。また、アモルファス無機粒子を異方的なコロイド結晶へと制御して変化させることにより、世界初となる炭酸カルシウムやヒドロキシアパタイトの液晶化にも成功した。さらに高分子ゲルと無機結晶を精密に複合化することにより、透明なアモルファス構造やらせん構造を有する無機／有機融合材料を得た。

【研究の社会的意義】

高分子の相互作用を利用することにより、生体親和性や生分解性の高い炭酸カルシウムやリン酸カルシウム、あるいは光機能性の酸化亜鉛などの結晶化を温和な条件下において制御する様々な手法を構築した。炭酸カルシウムやリン酸カルシウムの液晶化は世界初という学術的な価値だけでなく、低環境負荷であるこれらの素材から常温・常圧のプロセスにより機能性材料を作製するという環境・資源問題に資する社会的意義のある成果を達成している。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】30,420千円 (直接経費: 23,400千円、間接経費: 7,020千円)

【研究分野】連携探索型数理科学

【研究領域課題番号】26310205 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

計算ホモロジー / マルチスケール / 自己組織化 / アモルファス / ソフトセラミックス / ナノ微粒子 / ミクロ相分離 / 計算ホモロジ- / アモルフォス / ソフトセラミクス

【研究成果の概要】

パーシステントダイアグラム(PD)がアモルファス構造を理解する上で、有効な数学的記述子であることを明らかにした。PD図は液体状態とは異なり、特徴的な島構造を有し、逆問題解法により、その階層構造も明らかにできた。またデータ解析のためのHomCloudというソフトウエアーを完成させた。
ナノ微粒子のミクロ相分離モデルを連立Cahn-Hilliard 方程式により確立した。これによりナノ微粒子の全体形状、内部でのミクロ相分離を数理的にデザインすることが可能となった。
ソフトセラミクスの基礎モデル構築の基盤として、分子動力学法による数値計算と理論解析を用いて、粉体の剪断流と一様圧縮を調べた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-07-18 - 2018-03-31

【配分額】14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)