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革新機能材料の開発と応用展開    
―粘土鉱物、ナノシート、メソ孔シリカと有機系層状材料を利用して―
Developments and Applications of Innovative Functional Materials
―Utilizing Clays, Nanosheets Mesoporous Silica and Organic Layer Materials―
[コードNo.2012T850]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 笹井亮・高木克彦
■体裁/ B5判 235ページ
■発行/ 2012年5月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 69,120円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0565-3

 
★今改めて注目されている古くて、新しい材料 ―層状化合物―
★「低次元ナノ空間」「無機-有機複合」をキーワードに、選りすぐりの研究成果をまとめた1冊!

キーワード

有機-無機ハイブリッド/粘土/メソポーラス化合物/ナノシート/光触媒コーティング/光エネルギー/ポリマークレイナノコンポジット/チタニア/フォトクロミック/太陽電池

刊行にあたって

 粘土鉱物に代表される層状化合物は古くて新しい材料である。応用範囲は多岐に渡り、土木関係では治水工事のチキソトロピー性を利用した止水材料として、もの作り関係では鋳物用鋳型成形剤として、さらには医薬品関係で胃液などの緩衝剤として利用されている。また、最近のナノサイエンス・テクノロジーへの展開としても、粘土を単層剥離したナノシートが、光電材料用の結晶薄膜のシーズなど微細加工利用法が報告され、もの作りの新材料として注目されている。
 本書は、「低次元ナノ空間」と「無機-有機複合」、二つのキーワードに関して最新の研究動向を念頭に置いて、まとめたものである。この冊子がこの種の革新的材料分野で研究を進めている研究者の方々だけでなく、これからこのような分野に飛び込み新たな成果を上げようとされている方々の一助となることを祈る次第である。

2012年5月 高木克彦(本書「発行にあたって」より、一部抜粋)

著者一覧

笹井亮島根大学 総合理工学部 物質科学科 准教授
高木克彦(財)神奈川科学技術アカデミー 専務理事
中戸晃之九州工業大学 大学院工学研究院 教授
鈴木康孝グラスゴー大学 化学部 Postdoctoral fellow
川俣純山口大学 大学院医学系研究科 教授
由井樹人東京工業大学 大学院理工学研究科 化学専攻 特任准教授
石田洋平首都大学東京 大学院都市環境科学研究科 分子応用化学域;日本学術振興会 特別研究員 DC1
高木慎介首都大学東京 大学院都市環境科学研究科 分子応用化学域 准教授;(独)科学技術振興機構 さきがけ
志知哲也東海旅客鉄道(株) 総合技術本部 技術開発部
勝又健一東京工業大学 応用セラミックス研究所 材料融合システム部門
加藤誠(株)豊田中央研究所 有機材料・バイオ研究部 塗料研究室 室長
張国臻JSR(株) 精密加工センター 精密加工研究所
伊藤敏雄(独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 研究員
佐藤久子愛媛大学 大学院理工学研究科 理学系 教授
内藤翔太早稲田大学 大学院創造理工学研究科
小川誠早稲田大学 大学院創造理工学研究科 教授、教育学部 教授
岡田友彦信州大学 工学部 物質工学科 助教
童志偉Department of Chemical Engineering Huaihai Institute of Technology
錦織広昌信州大学 工学部 環境機能工学科 准教授
宇佐美久尚信州大学 繊維学部 化学・材料系 材料化学工学課程 准教授
土屋和芳東京工業大学 大学院理工学研究科 化学専攻 博士研究員
大谷修オムロン(株) エレクトロニック&メカニカルコンポーネンツビジネスカンパニー エンジニアリングセンタ リレー技術グループ 主事
亀山達矢名古屋大学 大学院工学研究科 結晶材料工学専攻;日本学術振興会 特別研究員
鳥本司名古屋大学 大学院工学研究科 結晶材料工学専攻 教授

構成および内容

総論笹井 亮、高木克彦

【第T編 ナノシート材料】

第1章無機ナノシート分散体の液晶形成および光特性 中戸晃之
1はじめに
2異方性粒子コロイドとしての無機ナノシート分散体
2.1異方性粒子コロイドと無機ナノシート
2.2液晶相転移理論
2.3異方性粒子コロイド液晶の実在系
3ナノシート分散体の液晶形成
3.1液晶性を示すナノシート分散体
3.2ナノシート液晶の形成―ニオブ酸ナノシート分散体を例として
3.3ナノシート液晶のバリエーション
3.3.1粘土鉱物
3.3.2層状リン酸
3.3.3グラフェン
4ナノシート液晶の構造とその制御
4.1ナノシート液晶の構造
4.2外場によるナノシートの配向制御
4.3相分離による階層構造の形成
5半導体ナノシート液晶の光機能
5.1光触媒反応
5.2貴金属の担持と光反応
5.3相分離型ナノシート液晶による光エネルギー変換
6おわりに
第2章無機ナノシートを利用した非線形光学分子の配向制御と機能向上 鈴木康孝、川俣 純
1はじめに
2非線形光学効果
3無機ナノシート層間へのインターカレーションによる非線形光学分子の配向制御
3.1非対称な層構造をもつ無機ナノシートの利用
3.2MPS3ナノシートの利用
4無機ナノシート―有機化合物ハイブリッド薄膜
4.1粘土LB法
4.2多層ハイブリッド膜のin situ合成
5無機ナノシート―有機化合物ハイブリッドによるバルクサイズ非線形光学材料
6おわりに
第3章無機ナノシート積層空間を利用した光エネルギーの化学エネルギーへの変換 由井樹人、高木克彦
1はじめに
2無機層状化合物とナノシート
3粘土鉱物を用いた光-化学エネルギー変換系
4エネルギー移動反応
5電子移動反応
6LMOSを用いた光-化学エネルギー変換系
7おわりに
第4章無機ナノシートの表面構造を利用した分子配列制御―人工光合成系構築を目指して― 石田洋平、高木慎介
1はじめに
2ナノシート型ホスト材料としての粘土鉱物の特徴
3粘土鉱物―色素複合体の特徴
4粘土鉱物―色素複合体におけるサイズマッチング則
5粘土鉱物―色素複合体における色素分子の集合構造制御
6粘土鉱物―色素複合体における光エネルギー移動反応
7人工光合成系の構築に向けて
第5章無機ナノシートを利用したセルフクリーニングガラスの開発 志知哲也、勝又健一
1はじめに
2開発の背景
3窓ガラスの鱗状痕形成
4車両用光触媒コーティングガラス
5チタニアナノシート光触媒
6ニオビアナノシート光触媒
7おわりに

【第II編 ハイブリッド材料】

第6章ポリマークレイナノコンポジット材料の合成と特性 加藤 誠
1はじめに
2ポリマークレイナノコンポジット
3ポリマークレイナノコンポジットの作製方法
3.1層間重合法
3.1.1モノマーインターカレーション法
3.1.2変性モノマー重合法
3.2ポリマーインターカレーション法
3.2.1クレイ変性法
3.2.2ポリマー変性法
3.2.3In-situインターカレーション法
3.3共通溶媒法
4ポリマークレイナノコンポジットの特性
4.1力学物性
4.2ガスバリア特性
4.3難燃性
4.4流動特性
4.5電気絶縁性
4.6摺動特性
5まとめ
第7章有機-無機層状化合物ハイブリッド複合体の合成とその応用 張 国臻
1はじめに
2有機-無機層状化合物ハイブリッド複合体の合成
2.1PETと無機層状化合物複合化とその実用性
2.2無機層状化合物の複合化及びハイブリッド複合体
2.2.1変性PET-無機層状化合物ハイブリッド複合体の複合化方法
2.2.2モンモリロナイト(Mont)の化学修飾
2.2.3変性PET-無機層状化合物ハイブリッド複合体の生成及びその膜の評価
2.3その他無機層状化合物への応用
3有機-無機層状化合物ハイブリッド複合体開発最前線と将来展望
4おわりに
第8章層状有機無機ハイブリッドによるガスセンサ 伊藤敏雄
1シックハウス対策のためのガスセンサ
2有機-層状無機ハイブリッドによるガスセンサのコンセプト
3層状MoO3
4層状有機/MoO3ハイブリッドによるガスセンサの感度と選択性
4.1センサ感度と層状有機/MoO3ハイブリッドの形態
4.2ガス種選択性と層間有機物
5おわりに
第9章錯体-層状無機ハイブリッドによる酸素センサー 佐藤久子
1はじめに
2Ir(III)錯体の発光機構
3Ir(III)錯体と粘土鉱物とのハイブリッド化によるセンサー
4Ir(III)錯体のLangmuir-Blodgett膜による気体センサー
5Ir(III)錯体と粘土鉱物とのハイブリッドLB膜による酸素センサー
6まとめ

【第V編 層状化合物材料】

第10章層状無機化合物の形態 内藤翔太、小川 誠
1緒言
2層状複水酸化物の合成
2.1共沈法
2.2均一沈殿法
2.3出発物質の工夫
2.4固相反応
2.5反応場の利用
3まとめと今後の展開
第11章層状無機化合物を用いた分子認識 小川 誠、岡田友彦
1はじめに
2層状物質による分子認識
3層状物質からのハイブリッドによる分子認識
3.1有機修飾
3.2分子認識の外部刺激応答
4センサー
4.1粘土修飾電極による電気化学的検出
4.2光学的検出
4.2.1呈色反応
4.2.2発光と消光
4.2.3粘土膜の屈折率の変化
5おわりに
第12章層状無機化合物空間を利用した環境浄化材料の作製とその特性評価 笹井 亮
1はじめに
2酸化物-多孔質物質複合系
3チタニア架橋粘土の吸着除去能の向上
4可視光照射により駆動できる吸着・除去材料の創製
5おわりに
第13章有機-層状無機複合型高輝度発光固体による分子検知 笹井 亮
1はじめに
2イオン交換性層状無機化合物をホストとした有機分子吸着材料
3イオン交換性層状無機化合物をホストとした有機分子検知材料
4粘土/ローダミン系色素/アルキルトリメチルアンモニウムハイブリッドによる分子検知
5チタン酸ナノシート/ローダミン系色素/アルキルトリメチルアンモニウムハイブリッドによる分子検知
6層状複水酸化物/フルオロセイン/アルキル硫酸塩ハイブリッドによる分子検知
7おわりに

【第W編 複合化材料】

第14章新規機能性有機-無機複合体の合成と評価 童 志偉
1はじめに
2無機層状材料の特性
2.1層状複水酸化物(LDH)
2.2層状金属酸化物半導体(LMOS)
3ポルフィリン分子の光化学
3.1ポルフィリン類
3.2ポルフィリン類の光化学特性
4LDH層状複水酸化物とのMnTSPPインターカレーションとその酸化触媒作用
4.1MnTSPP/LDH層状複水酸化物複合体の合成
4.2MnTSPP/LDHの酸化触媒機能
5CoTMPyP-Nb6O17ナノコンポジット複合体の合成とその機能
5.1CoTMPyP- Nb6O17の合成
5.2ナノコンポジットの性質
6おわりに
第15章有機-無機複合フォトクロミック材料の作製と反応制御 錦織広昌
1はじめに
2粘土鉱物との複合化
3ゾル-ゲル法によるシリカとの複合化
4金属錯体形成を利用したフォトクロミック反応
5まとめ
第16章有機-無機複合LB法による金属酸化物薄膜の作製と光機能 宇佐美久尚
1有機-無機複合Langmuir-Blodgett膜の製膜原理
2オキソ酸クラスター有機両親媒性分子の複合LB膜
3微粒子との複合LB膜
4無機層状化合物との複合LB膜
5前駆体分子または前駆体イオンとの複合LB膜
第17章層状酸化物半導体複合体の光機能 由井樹人、土屋和芳、高木克彦
1はじめに
2LMOS-色素複合体の電子移動
3LMOS-色素の光反応
4LMOS-色素複合積層体
5おわりに

【第X編 材料のプロセス化と微細加工】

第18章自己組織化膜中の有機化合物とその分子集合体構造変化 大谷 修
1はじめに
2有機分子の光化学反応
3ジオクタデシルジメチルアンモニウム―桂皮酸イオン対の光異性化反応と自己組織化膜構造の関係
3.1光反応性
3.2X線回折
3.3電子密度分布
3.4光反応性と分子集合構造との関係
4長鎖アルキルスチルバゾリウムの光化学反応性と自己組織化膜構造との関係―光学部材への応用―
4.1光化学反応と構造変化との関係
4.2光可逆環化反応
4.3SEM観察
4.4蛍光顕微鏡
5おわりに
第19章化学的手法による量子ドットの組織化とその積層構造に依存する光機能 亀山達矢、鳥本 司
1はじめに
2量子ドットの集積化
3積層された量子ドット間の相互作用
4バインダーの機能化
5量子ドットの今後の課題
6おわりに
第20章ミクロ導光路を備えた水質浄化システムの開発 宇佐美久尚
1光化学反応に適した新規反応装置の開発
2光化学反応の特徴と光化学反応器の要件
3光化学反応器の種類と入射光の浸透距離
4マイクロチャネル光反応器
5マイクロチャネル反応器を利用した光化学反応例
6マイクロチャネル反応器のスケールアップ戦略―マイクロ導光路の導入
7光ファイバーを用いる導光型光触媒反応器
8ビーズ導光型リアクター



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