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山中　淳平 (ヤマナカ　ジュンペイ)

  • 薬学研究科コロイド・高分子物性学分野　教授
メールアドレス： yamanakaphar.nagoya-cu.ac.jp
Last Updated :2024/09/07

研究者情報

学位

  • 京都大学工学研究科高分子化学／博士（工学）・修士（理学）

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J-Global ID

研究キーワード

  • 診断薬   センサー   コロイド結晶   コロイド   微粒子   

研究分野

  • ナノテク・材料 / 複合材料、界面

経歴

  • 1989-1994 福井大学工学部1994-1998 科学技術振興事業団橋本プロジェクト

学歴

  •         - 1984年   金沢大学   理学部   物理学科

所属学協会

  • 日本地球惑星科学連合   生命の起源および進化学会   結晶成長学会   日本物理学会   日本薬学会   高分子学会   日本化学会   

研究活動情報

論文

書籍

講演・口頭発表等

  • 反対符号に荷電したコロイド粒子の会合体形成  [通常講演]
    山中淳平; 石神瑛圭; 三木裕之; 駒沢穂乃佳; 藤田みのり; 豊玉彰子
    第49回結晶成長国内会議 2020年11月 口頭発表（一般）
  • 反対符号に荷電したコロイド粒子の会合体形成  [通常講演]
    山中淳平; 駒沢穂乃佳; 藤田みのり; 三木裕之; 南まどか; 石神瑛圭; 豊玉彰子; 奥薗透
    第71回コロイドおよび界面化学討論会 2020年09月 口頭発表（一般）
  • Self-Assembly of Charged Colloidal Particles.  [招待講演]
    J. Yamanaka
    e-Conference on Soft Matter （eCoSoM-2020） 2020年07月 口頭発表（招待・特別）
  • コロイド系の界面ダイナミクス  [招待講演]
    Junpei Yamanaka
    表面・界面ダイナミクスの数理18 2019年10月 口頭発表（招待・特別）
  • コロイド系の安定性と構造形成  [招待講演]
    山中 淳平
    富士フィルム株式会社解析技術センター講演会 2019年10月 口頭発表（招待・特別）
  • ３D荷電コロイドの基板への吸着による２Ｄコロイドの作製  [招待講演]
    山中 淳平
    東北大学共同研究セミナー 2019年07月 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
  • コロイド微粒子の高分子ゲル表面およびガラス表面への吸着  [招待講演]
    山中 淳平
    分離技術会 2019年05月 口頭発表（招待・特別）
  • Self-assembly of colloidal particles  [招待講演]
    Junpei Yamanaka
    International Symposium & School on Crystal Growth Fundamentals(ISSCGF2018) 2018年11月
  • コロイド系の凝集・会合体形成  [招待講演]
    山中 淳平
    結晶成長国内会議シンポジウム 2018年10月 シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
  • 金コロイド粒子の規則配列構造を用いたプラズモン材料
    山中 淳平
    JST新技術説明会 2018年10月
  • 「有機薄膜」「高分子ゲルによるコロイド粒子の固定化と物理吸着」  [招待講演]
    山中 淳平
    平成30年度先端膜工学研究推進機構秋季講習会・膜工学サロン 2018年09月
  • 大型・高品質コロイド結晶を用いたチューナブル光学材料  [通常講演]
    山中 淳平
    名古屋工業大学-名古屋市立大学合同テクノフェア２００８ 2008年11月 口頭発表（一般）
  • 荷電コロイドの結晶化  [通常講演]
    山中 淳平
    日本物理学会2008年秋季年会シンポジウム「ソフト・コンデンスド・マターの結晶成長」 2008年09月 口頭発表（一般）
  • 荷電コロイド系の結晶成長  [招待講演]
    山中 淳平
    日本結晶成長学会 第33回結晶成長討論会 2008年09月 口頭発表（招待・特別）
  • 荷電コロイド粒子系における制御された結晶化  [招待講演]
    山中 淳平
    名古屋工業大学JAXA拠点講演会 2008年03月 口頭発表（招待・特別）
  • 熱成長による大型・高品質コロイド結晶の作成法  [通常講演]
    山中 淳平
    中部公立3大学新技術説明会 2007年11月 口頭発表（一般）
  • 荷電コロイドの電荷誘起結晶化と一方向結晶成長  [招待講演]
    山中 淳平
    東京大学大学院工学系研究科セミナー 2007年08月 口頭発表（招待・特別）
  • コロイド結晶の電荷誘起結晶化と一方向成長  [招待講演]
    山中 淳平
    バイオ・ナノ分子自己組織化ワークショップ 2007年02月 口頭発表（招待・特別）
  • 非最密充填結晶の一方向成長  [招待講演]
    山中 淳平
    日本結晶成長学会 第36回結晶成長国内会議 2006年11月 口頭発表（招待・特別）
  • 荷電コロイドの電荷誘起結晶化と一方向成長  [招待講演]
    山中 淳平
    大阪大学大学院生命機能研究科セミナー 2006年09月 口頭発表（招待・特別）
  • 荷電コロイドの電荷誘起結晶化と一方向成長  [通常講演]
    山中 淳平
    日本物理学会2006年秋季年会シンポジウム「コロイド粒子間相互作用の制御と構造形成」 2006年09月 口頭発表（一般）
  • 荷電コロイド単結晶の構築と光学素子への応用  [招待講演]
    山中 淳平
    第24回物性物理化学研究会 2006年06月 口頭発表（招待・特別）
  • Fabrication of Colloidal Crystal  [招待講演]
    yamanaka junpei
    1st National Institute of Materials Science International Conference 2003年03月 口頭発表（招待・特別）
  • 荷電コロイド分散系の結晶化  [招待講演]
    山中 淳平
    宇宙開発事業団 第2回無接触プロセス研究会 2002年10月 口頭発表（招待・特別）
  • イオン性コロイド系の結晶化条件と光学的性質  [招待講演]
    山中 淳平
    フォトニック結晶研究会 2001年12月 口頭発表（招待・特別）
  • イオン性コロイドの解離挙動と結晶化  [招待講演]
    山中 淳平
    日本化学会 第6回関西コロイド・界面実践講座 2001年11月 口頭発表（招待・特別）
  • 荷電コロイド粒子分散系の固-液相転移  [招待講演]
    山中 淳平
    京都産業大学物理学談話会 2001年02月 口頭発表（招待・特別）

MISC

産業財産権

  • 特願2020-187067:水性分散粒子の疎水性の定量化方法  2020年11月10日
    小野麻実, 山内豊明, 山中淳平, 豊玉彰子, 赤井志帆  旭化成株式会社，公立大学法人名古屋市立大学
  • 特願2019-188961:ダイヤモンド格子構造を有するコロイド結晶及びその製造方法  2019年10月15日
    山中 淳平, 豊玉 彰子, 奥薗 透, 藤田 みのり, 青山 柚里奈  公立大学法人名古屋市立大学
  • 特願2018-159185:MIM型SPR測定用基板及びその製造方法  2018年08月28日
    山中 淳平, 平嶋 尚英, 豊玉 彰子, 奥薗 透, 青山 柚里奈, 内田 文生, 瀧口 義治  公立大学法人名古屋市立大学
  • 特願2018-134965:SERS測定用材料及びその製造方法  2018年07月18日
    豊玉 彰子, 山中 淳平, 奥薗 透  公立大学法人名古屋市立大学
  • 特願2018-26682:加飾性水系組成物及びその製造方法  2018年02月19日
    山中 淳平, 豊玉 彰子, 奥薗 透, 山本 瑠璃, 福嶋 文徳  名古屋市立大学, 株式会社ダイセル
  • 特願2017-135144:反射光の偏光状態を制御可能な構造体の製造および製法  2017年07月11日
    亀井 理祥, 服部 幸年, 山中 淳平, 豊玉 彰子, 岸田 孝一  林テレンプ株式会社、公立大学法人名古屋市立大学
  • 特願2017-046360:非水系コロイド溶液の塗工方法  2017年03月10日
    山中 淳平, 豊玉 彰子, 西川 卓  トヨタ自動車株式会社、株式会社豊田中央研究所、公立大学法人名古屋市
  • 特願2014-252527:コロイド共晶、コロイド共晶固化体、及びそれらの製造方法  2014年12月12日
    豊玉 彰子, 山中 淳平, 奥薗 透, 宇田 聡, 野澤 純  公立大学法人名古屋市立大学
  • 特願2011-050064:コロイド結晶の製造方法及びコロイド結晶  2011年03月08日
    山中 淳平, 豊玉 彰子, 山本 政彰, 恩田 佐智子, 奥薗 透, 内田 文生  公立大学法人名古屋市立大学, 富士化学株式会社
  • 特願200980117929X:コロイド結晶の製造方法及びコロイド結晶  2009年04月30日
    山中淳平, 篠原真里子, 豊玉彰子, 吉沢幸樹, 恩田佐智子, 米勢政勝, 内田文生  公立大学法人名古屋市立大学, 富士化学株式会社
  • 特願2008-140089:コロイド結晶の製造方法およびコロイド結晶  2008年05月28日
    山中淳平, 篠原真里子, 豊玉彰子, 吉沢幸樹, 恩田佐智子, 米勢政勝, 内田文生  公立大学法人名古屋市立大学, 富士化学株式会社
  • 特願2008-50143:複合部材  2008年02月29日
    山中淳平, 豊玉彰子, 内田文生, 川中智司, 中野勇二, 名方亮介, 西垣雄一, 河澄善之  公立大学法人名古屋市立大学, 富士化学株式会社, 京セラ株式会社
  • 特願2008-93654:コロイド結晶の製造方法およびコロイド結晶  2006年09月04日
    山中淳平, 豊玉彰子, 米勢政勝, 内田文生  名古屋市立大学, 富士化学株式会社
  • 特願2006-182833:ゲル固定化コロイド結晶  2004年12月27日
    山中淳平, 村井雅子, 山田浩司, 尾崎宙志, 内田文生, 澤田勉, 豊玉彰子, 伊藤研策, 瀧口義浩, 平博仁  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 独立行政法人物質・材料研究機構, 富士化学株式会社, 浜松ホトニクス株式会社
  • 特願2006-124521:コロイド結晶ゲル, コロイド結晶ゲルを製造する方法, および, 素子  2004年10月29日
    澤田勉, 豊玉彰子, 金井俊光, 山中淳平, 伊藤研策  独立行政法人物質・材料研究機構
  • 特願2006-52953:コロイド結晶化臨界濃度を決定する方法  2004年08月09日
    澤田 勉, 金井利光, 豊玉彰子, 山中淳平, 伊藤研策  独立行政法人物質・材料研究機構
  • 特願WO 2004067580:Gelated colloidal crystal precursors and gelated colloidal crystal, and method and apparatus for preparing gelated colloidal crystal  2004年
    T.Sawada, A.Toyotama, T.Kanai, J.Yamanaka, Kensaku Ito, Y.Takiguchi  National Institute of Materials Science, and Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
  • 特願2004-250673:ゲル化コロイド結晶前駆体とゲル化コロイド結晶, 及びゲル化コロイド結晶の作製方法と その作製装置  2003年12月22日
    澤田 勉, 金井利光, 豊玉彰子, 山中淳平, 伊藤研策  独立行政法人物質材料研究機構
  • 特願2004-89996:ｃｍサイズのコロイド結晶の製法  2003年08月07日
    山中淳平, 若林奈央, 米勢政勝, 伊藤研策  科学技術振興事業団
  • 特願WO2002027383:Variable wavelength light source  2002年
    Y.Takiguchi, K.Ito, J.Yamanaka  Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
  • 特願2002-318354:光波形整形装置  2001年04月23日
    瀧口義浩, 伊藤研策, 山中淳平  浜松ホトニクス株式会社
  • 特願2002-98918:光ファイバ結合装置, 波長可変器, 圧力センサ, 加速度センサ及び光学装置  2000年09月26日
    瀧口義浩, 伊藤研策, 山中淳平  浜松ホトニクス株式会社
  • 特願2002-98917:波長可変光源  2000年09月26日
    瀧口義浩, 伊藤研策, 山中淳平  浜松ホトニクス株式会社
  • 特願2002-98916:光学装置  2000年09月26日
    瀧口義浩, 伊藤研策, 山中淳平  浜松ホトニクス株式会社
  • 特願2002-98846:ホトニック結晶及びその製造方法  2000年09月26日
    瀧口義浩, 伊藤研策, 山中淳平  浜松ホトニクス株式会社
  • 特許3025233:温度変化により可逆的に結晶化するイオン性コロイド系およびそれを利用する コロイド結晶の製造方法  
    山中淳平, 古賀忠典, 吉田博史, 橋本竹治  科学技術振興事業団
  • 温度変化により可逆的に結晶化するイオン性コロイド系およびそれを利用するコロイド結晶の製造方法(共同)(特許3025233):*  

受賞

  • 2013年 田中貴金属 MMS賞
     温度誘起結晶化を用いた３次元プラズモニック金コロイド結晶の創製 
    受賞者: 山中 淳平

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2021年04月 -2024年03月 
    代表者 : 山中 淳平; 奥薗 透; 豊玉 彰子
     
    サブミクロンからミクロンサイズの構造周期を持つ、ダイヤモンド型の結晶格子は、可視および赤外光を閉じ込める「完全フォトニック結晶」として働くことが知られ、実用化が待望されている。本研究では、最近開発した「2次元の負荷電コロイド結晶」を第1層とし、その上に正・負の荷電コロイド粒子を交互積層する新規手法を用い、数層以上の繰り返し単位を持つ、シート状ダイヤモンド格子を構築する。本研究では粒子間の相互作用と摩擦力を最適化することで、光学特性評価が可能な、一辺がmm以上の断面を持つ格子を作製するための方法論を確立する。 令和３年度は、粒子間静電相互作用と摩擦力の調節による２層目構造の大面積化を検討した。表面修飾が容易なシリカ粒子（市販）を一層目として用いた。また、カチオン性のシランカップリング剤を用い、正電荷を導入したシリカ粒子を２層目粒子に用いた。顕微鏡観察により１、２層目を識別するため、２層目粒子には赤色蛍光色素を導入した。各層の粒子サイズは500nmおよび1μmの２種類とした。 まず、基板の表面電荷数を最適化し、１層目粒子（負に荷電）のコロイド結晶を、mm オーダーの領域に渡って吸着させることに成功した。次に、２層目粒子の吸着位置に対する添加塩濃度依存性を検討し、２層目粒子の規則性（ボンド配向パラメーター）が完全に規則的な場合の９０％に達する積層構造を得た。現状ではおよそ100μm四方に渡って規則的に２層目が吸着した構造が得られている。 このほか、界面活性剤や高分子を添加して粒子表面を修飾し、粒子間の摩擦力を調整する手法を検討しているが、複数の粒子を橋渡しして凝集を生じる場合があり、濃度条件などを改善する必要がある。 また、当初は２年目以降に計画していたが、平面波展開法によるバンド構造の計算を開始した。単層ダイヤモンドのフォトニックバンドの周波数域と粒径、屈折率の関係について、予備的な結果を得た。
  • 発色する化粧品用コロイド材料（「発色する化粧水用コロイド材料」から変更）
    株式会社ダイセル：共同研究費
    研究期間 : 2018年04月 -2021年03月
  • 表面化学反応を伴った等方的な荷電コロイド粒子の自己電気泳動メカニズムの探求
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2018年04月 -2021年03月 
    代表者 : 奥薗 透; 豊玉 彰子; 山中 淳平
     
    コロイド粒子の自己泳動現象は、粒子自身が作り出した場によって泳動される現象で、近年盛んに研究されているアクティブ粒子の自己推進メカニズムのひとつとして注目されている。本研究では、荷電コロイド粒子の拡散泳動現象に注目する。拡散泳動の標準的な理論では、強電解質溶液中の荷電コロイド粒子が想定され、溶液中の正イオンと負イオンの拡散係数が異なる場合には、イオン濃度勾配に従って電場が形成され、その電場によって粒子は泳動する。本研究では、弱電解質溶液中の荷電コロイド粒子の泳動を説明する新たなメカニズムを提案した。 弱塩基溶液中のコロイド粒子が、その表面で解離反応を伴いながら運動する場合のダイナミクスを記述するモデルを構築した。粒子表面での解離反応は実験的に支持されているラングミュア型の反応式を用いた。このモデルに基づき、特に一様な弱塩基濃度勾配がある系について解析を行い、表面電荷分布の対称性の破れによって、粒子に働く電気的な力が生じ、それによって濃度勾配の方向に粒子が泳動することを示した。また、粒子の泳動速度は、粒子と溶液の誘電率比およびデバイ遮蔽長に依存し、これらのパラメーターによっては向きが反転する可能性を指摘した。これらの知見は、この系の実際的な応用を考える上で重要である。 上記の系のダイナミクスに関する数値シミュレーションを効率的に行うため、粒子を固定された滑らかなプロファイルをもつ場として表現したシミュレーションモデルを用いた。誘電率比は１とし、様々な塩濃度（遮蔽長）、塩基濃度勾配等のパラメーターに対し、定常状態での泳動速度を計算し、理論値と比較した結果、定性的に一致する結果を得た。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2018年04月 -2021年03月 
    代表者 : 豊玉 彰子; 奥薗 透; 山中 淳平
     
    コロイド系は、一粒子のダイナミクスが光学顕微鏡によりその場観察でき、また粒子間相互作用の調節も容易であるため、タンパク質や低分子系など、原子・分子系（以下、原子系と略）全般の優れたモデル系として研究されている。 粒径が数100nmのコロイド粒子/水分散系に高分子や第二成分の微粒子を添加したときに生じる枯渇引力による結晶化は、光学顕微鏡によって観察できる。当研究室ではこれまでに、高分子電解質を添加したコロイド系について、共晶構造や多面体結晶の生成など、原子系に類似した現象を多数見出している。 本研究では、これらの様々な現象を原子系の結晶成長理論を用いて解析し、原子系との類似点・相違点を明確にすることで、枯渇引力コロイド系のモデルとしての妥当性を検証する。近年、枯渇引力による構造形成が生物細胞内でも見出されており、本研究の知見は広く自然界で観察される現象の理解に有用と期待される。 今年度は、比重マッチングを行った沈降の影響を受けない試料を作成して実験を行った。中性子散乱実験(オーストラリア原子力科学技術機構ANSTO)、共焦点レーザー走査型顕微鏡や光学顕微鏡観察により、種々の過飽和度における結晶の体積および面積とその時間発展を計測することで、コロイド系における非古典的結晶成長の存在を明らかにした。また、結晶成長過程の動画を解析することで、拡散で接近してきた粒子粒同士が、枯渇引力により会合することを明らかにした。
  • ２次元金コロイド結晶を用いた診断用チップの開発
    公立大学法人名古屋市立大学：令和元年度 特別研究奨励費
    研究期間 : 2019年07月 -2020年03月 
    代表者 : 山中 淳平、奥薗 透、豊玉 彰子、平嶋 尚英、松永 民秀、安井 孝周
  • 新規な乳化重合粒子のキャラクタリゼーションに関する研究
    旭化成株式会社：受託研究費補助金
    研究期間 : 2019年04月 -2020年03月
  • サランラテックスの粒子表面酸量解析
    旭化成株式会社：受託研究費補助金
    研究期間 : 2019年04月 -2020年03月
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2017年04月 -2020年03月 
    代表者 : 山中 淳平; 奥薗 透; 豊玉 彰子
     
    研究実施計画に従い、下記（1）ー（3）項を検討した。 （1）粒子表面の高分子修飾による摩擦力の制御：29年度に引き続き、粒径500nmのシリカ粒子を用い、ポリアクリルアミド/ポリアクリル酸共重合を表面に導入した。より高電荷の粒子として、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムを導入した粒子も作製した。また、正電荷粒子について、昨年度はシランカップリング剤を用いて、表面に正荷電のアミノ基を導入したが、電荷数が経時的に減少したため、30年度はシランカップリング剤を用いて、カチオン性の高分子電解質を導入して用いた。 (2)対称性に優れた正四面体型会合体の作成と分級：29年度は正負粒子の４面体型のクラスターが生成する条件を検討したが、結合角度の対称性については、十分検討できなかった。30年度は、共焦点顕微鏡による３次元観察から結合角を評価し、ボンド配向パラメーターを用いた評価を行った。現在、ブラウン動力学を用いた計算機シミュレーションと比較している。また、得られたクラスターの電場による分級を検討し、会合数分布を狭くすることができた。なお、本年度も、オーストラリア中性子科学技術機構（ANSTO）との共同研究として、中性子散乱実験によるクラスターの構造解析を実施した。 (3) クラスラーの会合によるダイヤモンド構造の作成: ダイヤモンド格子の作成実験を開始した。これまでに2核会合体の生成を確認した。 なお、申請時に、本研究は国際宇宙ステーションにおける微小重力実験へ展開する予定であることを記載した。31年10月に米国スペースX社のドラゴンロケットにより打ち上げられ、国際宇宙ステーションにおいて実験を実施する予定である。
  • 微小重力を用いた多成分会合コロイド系の相挙動の研究
    一般財団法人 日本宇宙フォーラム：共同研究費
    研究期間 : 2018年06月 -2019年03月
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2012年04月 -2015年03月 
    代表者 : 山中 淳平; 奥薗 透; 豊玉 彰子
     
    本研究では、正負電荷を持つコロイド粒子が静電力で結合し、正4面体型などに配列したクラスターを構築した。本クラスターは異方的結合性を持ち、かつ量産が可能であり、その自己集合により、新規構造の構築が期待できる。３年間の検討により、正負電荷２成分系で、孤立した正四面体状のクラスター形成条件（各成分の粒子濃度、濃度比、粒径比）を明らかにした。会合数に及ぼす電荷の影響については、計算機シミュレーションによっても検討した。また、イオン性界面活性剤の吸着を利用することで、粒子の電荷数を連続的に変化でき、会合数の調整が行えることを明らかにした。クラスター同士の集合による高次構造の作成を継続検討中である。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2012年04月 -2015年03月 
    代表者 : 奥薗 透; 山中 淳平
     
    塩基濃度勾配下における荷電コロイドのダイナミクスを記述する粒子モデルおよび連続体モデルを構築した。これらのモデルでは、粒子表面における解離反応の効果を考慮した。これらのモデルに基づいた数値シミュレーションにより、不均一な塩基濃度場中で、コロイド粒子の結晶状態と液体状態が共存すること、および粒子が塩基濃度勾配の方向に輸送されることを示唆する結果を得た。これらの結果を実験と比較することにより、モデルの妥当性を検討した。
  • 熱アニーリングによる高品質コロイド結晶材料の作成
    科学研究費補助金
    研究期間 : 2008年04月 -2011年03月
  • 高品質コロイド単結晶を用いた分光素子および超小型分光光度計の開発
    JST地域イノベーション創出総合支援事業重点地域開発推進プログラム
    研究期間 : 2008年 -2010年
  • 低環境負荷物質から構成されるフォトニック結晶の創製
    名古屋市立大学：名古屋市立大学特別研究奨励費
    研究期間 : 2007年04月 -2008年03月
  • 高屈折率・高比重微粒子を用いたフォトニック結晶の作成と高出力パルスレーザー加工装置への応用
    宇宙航空研究開発機構宇宙実験プロジェクト研究
    研究期間 : 2004年 -2008年
  • 動的光散乱/小角X線散乱法による微粒子サイズおよびサイズ分布測定手法の開発
    受託研究費補助金
    研究期間 : 2001年 -2008年
  • 温度勾配下での巨大コロイド単結晶の一方向成長
    名古屋市立大学：名古屋市立大学特別研究奨励費
    研究期間 : 2006年04月 -2007年03月
  • 荷電コロイド結晶を用いた大型・高品質フォトニック材料の開発
    JST地域イノベーション創出総合支援事業重点地域開発推進プログラム
    研究期間 : 2007年
  • コロイド結晶固定化マイクロゲルの構築と局所的なpH・塩濃度プローブへの応用
    名古屋市立大学：名古屋市立大学特別研究奨励費
    研究期間 : 2004年04月 -2005年03月
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2004年 -2005年 
    代表者 : 米勢 政勝; 山中 淳平; 宮田 勇
     
    昨年度、結晶コロイド固定化ゲルの調製法を確立できたので、本年度は化学センサー構築の基礎を確立することを目的とした。研究の概要は次のとおりである。コロイド粒子としてシリカ粒子(直径:200nm)、ゲル素材としてアクリルアミドを用い、光重合により結晶コロイド固定化ゲルを得、加水分解により結晶コロイド固定化ゲルを得た。 (1)pHおよび塩強度変化による回折波長の変化 結晶コロイド固定化ゲルは塩強度が増加するに従い収縮し、その回折波長は可視光領域で減少し、赤から青色に変化した。また、塩濃度一定下で、pHを2からアルカリ側へ変化すると、結晶コロイド固定化ゲルは電離定数に従い膨潤し、その回折波長は青色から赤色へ変化した。これらの結果から、可視化センサーとしての可能性が示された。 (2)ゲル膜の厚さによる応答時間 厚さ0.1〜1mmの結晶コロイド固定化ゲルのpH変化の応答時間は、田中の膨潤速度式に従い、0.1mmではほぼ2分で平衡に達することが分かった。今後さらに短時間で平衡に達する方法を検討する必要がある。 これらの研究成果により、結晶コロイド固定化ゲルの可視化センサーへの応用の可能性が明らかになった。
  • ゲル固定化手法を用いたコロイド粒子少数多体系の相挙動の研究
    山田科学振興財団研究助成
    研究期間 : 2004年
  • 透明コロイド結晶を用いた結晶構造ダイナミクスの研究
    名古屋市立大学特別研究奨励費
    研究期間 : 2002年04月 -2003年03月
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2002年 -2003年 
    代表者 : 陣内 浩司; 山中 淳平
     
    研究実績は以下の通り 高分子二成分混合系にシリカ球を少量混合し、相分離過程においてこれらのシリカ球の空間配置がどのように変化するかについて共焦点レーザ顕微鏡を用いて三次元観察・構造解析を行う。実生活で既に使われている商分子材料(例えばタイヤなど)は、ゴム成分だけでなく、ガラスファイバーやカーボンブラックなどの"フィラー"を含んだ系であることが多く、従って、本研究で対象としている実験系はこれらのモデル系と考えることができる。つまり、シリカ球を"フィラー"と考え、(高分子)工業材料で重要な相分離構造とフィラーの関係を調べるわけである。 前年度は共焦点レーザスキャン顕微鏡(LSCM)を用いて、相分離過程途中の相分離構造とシリカ球の相対的な位置関係を調べるための基礎を完成させた。本年度は、シリカ球が高分子混合系の相分離過程において、どのように相分離構造に取り込まれてゆくかについて実験を行った。その結果、シリカ球は相分離の早い段階から片方の成分の作る相に取り込まれてゆくこと、また、シリカ球の存在が相分離過程と形成される相分離構造の形態の両方に影響を与えることが分かった。この結果は、現在、論文として投稿準備中である。 また、以上の結果に加えて、シリカを含まない二成分高分子混合系において、形成される共連続構造の形態学的な側面(例えば、ネットワークの連結数やオイラー数など)についてLSCMで得られる三次元データから計測を行う方法、および、これらの物理量の時間変化とスケーリング則の検証なども行い、相分離過程においてこれらの形態学的なパラメーターもスケーリング則を指示することを見いだした。
  • PH勾配とゲル固定化結晶鋳型を用いたcmオーダー3次元コロイド単結晶の構築
    研究期間 : 2002年 -2003年
  • 3次元フォトニッククリスタルを用いたパルス遅延・圧縮素子の開発
    宇宙環境利用推進センター先導的応用化研究
    研究期間 : 2001年 -2003年
  • ゲル固定化コロイド結晶をテンプレートとして用いる3次元フォトニック単結晶の迅速構築
    ホソカワ財団研究助成
    研究期間 : 2002年
  • 3次元フォトニッククリスタルのゲル固定に関する研究
    宇宙環境利用推進センター先導的応用化研究
    研究期間 : 2002年
  • イオン性コロイド結晶を用いた外場応答性フォトニック結晶の創製
    名古屋市立大学特別研究奨励費
    研究期間 : 2000年04月 -2001年03月
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 2000年 -2001年 
    代表者 : 米勢 政勝; 宮田 勇; 佐藤 志津子; 山中 淳平
     
    溶液中では見出せない酸性多糖の特性を二次元吸着膜で明らかにし、医薬への応用および新規分子センサーの開発を目指し、つぎの目的で研究を行った。 (1)酸性多糖の二次元吸着膜の微細構造と界面特性を明らかにする。 (2)網目構造形成機構とそれに由来する二次元、三次元特性明らかにする。特に、摩擦力、界面張力などの界面物性、さらにその電気特性を明らかにする。 (3)酸性多糖二次元高次組織層の分子認識機構を明らかにし、センサーへの応用を行う。 本年度は、次の成果を得た。 1)酸性多糖二次元吸着膜の微細構造と界面物性:タンパク質単分子膜への酸性多糖の吸着機構、吸着膜の構造および界面張力を研究し、酸性多糖、タンパク質の種類による特性を明らかにした。さらに、原子間力顕微鏡法により、表面凝集力、摩擦力を測定し、二次元構造との関係を明らかにした。 2)酸性多糖二次元集合体のナノパーテイクル形成機講と粒径制御:酸性多糖-タンパク質、-両親媒姓薬物複合体ナノパーテイクル形成と粒径に対する酸性多糖の電離基の種類、電離基密度、分子量の影響を明らかにした。さらに、表面凝集力、摩擦力を測定し、二次元構造との関係を明らかにした。 (3)複合体ナノパーテイクルの二次元吸着層の高次組織構造制御と機能:複合体ナノパーティクルの二次元吸着層の高次組織構造を明らかにし、その界面特性、機能と電離基密度との関連を明らかにした。
  • モデル超微粒子としてのイオン性コロイド系クラスター
    研究期間 : 1999年 -2001年
  • 電荷誘起相分離を用いた荷電コロイド粒子の精密分級
    関科学技術振興財団研究助成
    研究期間 : 2001年
  • 荷電コロイド微粒子を用いた3次元フォトニッククリスタルの作成
    宇宙環境利用推進センター調査研究
    研究期間 : 2000年
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 1993年 -1993年 
    代表者 : 山中 淳平
     
    本研究者は従来,生命の起源,特に光合成の起源に関する知見を得ることを目的とした調査研究を行って来たが,幸いにも当該研究課題に対し平成5年度文部省科学研究費補助金の援助を受け,実験的研究を開始することが出来た。御助成に対し深謝申し上げる次第である。 本研究は,原始海洋に多量に存在したと思われるFe^<2+>イオン,あるいはFe^<2+>を含む無機化合物の光触媒機能に着目し,モデル原始大気を出発物質とした前生物的な有機化合物の生成過程をシミュレートしようとするものである。その第一段階として,原始大気の主成分であったと予想されるCO_2の光還元によるホルムアルデヒドの生成反応を取り上げた。これまでに種々の実験設備を整えるとともに実験手法を確立し,現在種々の試料を用いて光照射実験を行っている。 補助金により,試料溶液にCO_2を常時通気させつつ,効果的に光照射を行える実験装置(タングステンランプ,冷却装置,ガス循環装置,ガラス製反応セルおよび攪拌機より構成)一式を作成した。また,ポテンシャルスイ-パ-を購入し,既存の設備と併せてサイクリックボルタンメトリー装置を組立て,光反応に伴うFeイオンの酸化数変化を検出する為の基礎的な知見を蓄積した。さらに,本試料におけるホルムアルデヒドの定量法として,フェニルヒドラジン法が適用できることを確認した。また,試料の一つとして,粘土あるいは火山灰にFe^<2+>が吸着した状況をシミュレートするために,シリカコロイド表面の吸着能に関する予備的な実験も行っている。以上の成果に基づき,現在種々の試料を用いて光照射実験を行っている段階である。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 1990年 -1991年 
    代表者 : 伊勢 典夫; RINGSDORF H.; 伊藤 研策; 松岡 秀樹; 北野 博己; SOOD A.K.; SCHWAHN D.; 曽我見 郁夫; SCHWAHN Diet; 山中 淳平
     
    特別推進研究の援助のもとに,我々は,巨視的に均一なイオン性溶液が微視的には必ずしも均一ではないことを明確にした。即ち,イオン性溶液一般を通じて,局所的に結晶様規則構造が発生し,これらクラスタ-が不規則構造と共存しているという従来の液体構造論と相容れない事実を明確にしてきた。これまでの研究により,イオン性高分子溶液の,従来測定が不可能であった超小角領域に規則構造クラスタ-の存在を示すupーturn挙動を見いだし,クラスタ-の大きさ,その高分子濃度,添加塩濃度依存性を明らかにするとともに,規則領域と不規則領域での高分子密度の差など,定量的議論を行うことに成功した。本年度は,ドイツユ-リッヒ研究センタ-との協力のもと,さらに種々の高分子イオン溶液に対して測定を行い,普遍的知見を得るとともに,更に小角領域の測定を試み,定量問知見の信頼性を高めた。さらに,コンピュ-タ-シミュレ-ションにより先駆的に研究を行っているインドのグル-プとの交流を行い,討論を重ね,以下のごとく研究の効率的完成を達成した。 ドイツ国ユ-リッヒ研究センタ-における超小角中性子散乱測定を種々の合成及び生体イオン性高分子溶液に対して行った。我々は,ポリスチレンスホン酸ナトリウム重水溶液に関し,超小角領域に規則構造クラスタ-の存在を示す散乱強度のupーturn挙動を見いだし,Guinier法およびモデル計算によりクラスタ-サイズ,クラスタ-内外分高分子密度差などの定量的評価に成功している。本年度は,同様の測定,解析をポリアクリル酸,ウシ血清アルブミンなど種々のイオン性高分子溶液に対して実施し,添加塩濃度,電荷密度等の影響を調査し,普遍的知見を得た。さらに,より小角領域の測定を試み,得られる構造パラメ-タの定量的信頼性の向上を図るとともに,重水と軽水の組合溶媒を用いるContrast Variation法を用い,クラスタ-の内部の構造に関し,より評細な知見を得た。動的光散乱測定により評価したクラスタ-の並進運動モ-ド解析により得られる情報との比較も極めて良好であった。 同様の測定を京都大学の設置した超小角散乱装置(USAXS)によっても行い,両者の比較検討を行いつつある。 最近,インド科学研究所などにおいて,本申請課題についてコンピュ-タ-シミュレ-ションにより大きな進展がみられた。その研究グル-プの指導者(Prof.A.K.Sood)を短期間招へいして共同研究を行うことができた。またさらに,Buergenstock会議及びGordon会議は,当該分野の世界的研究者の集りであり,これの参加して本研究成果を発表し討論を行い,本研究の完成に役立てた。また,分担者曽我見郁夫は,オックスフォ-ド大学とコロイド分散系について理論計算を協同で行っており,渡英し完成にいたらしめた。また,マインツ大学において脂質二分子膜の構造を熱測定法により解析し,クラ-クソン大学においては担汁酸溶液の散乱について協同御究を行った。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    研究期間 : 1988年 -1990年 
    代表者 : 伊勢 典夫; 山中 淳平; 伊藤 研策; 松岡 秀樹; 北野 博巳; 曽我見 郁夫
     
    (1)超小角X線散乱(USAX)装置を完成し、ラテックス系を標準試料としてその較正を行った。また種々のコロイド粒子、高分子混合系フィルム、金属合金において、従来測定できなかった巨大な密度ゆらぎの大きさを決定した。(2)超小角中性子散乱測定をポリスチレンスルホン酸ナトリウム-D_20について行い、低角領域に明白なupturn現象を認めた。これより一つのクラスターの大きさを世界で初めて決定した。(3)コロイド結晶成長の動力学を金属顕微鏡と画像処理を用いて追跡し、オストワルドの熟成則の成立を確認した。(4)イオン性高分子系の粘度測定の結果、明瞭なshrae-thinning効果を認め、また糸状高分子についてMark-Houwink-Sakurada式の指数が1.2となることを見出した。これは糸状高分子が棒状に延伸していないことを示す。(5)共焦点レーザースキャン顕微鏡により、ラテックス分散系に巨大かつ安定なvoid構造の存在を確認した。(6)動的光散乱により複数の運動モードの存在を確認し、最も遅い運動が局所的規則構造の動きによるものと解釈した。(6)一次元平板モデルについてポアツソン-ボルツマン式を近似なしに解き、Helmholtzの自由エネルギーを求め、静電的な引力の存在を証明した。

委員歴

  • 2018年04月 - 現在   日本化学会   コロイドおよび界面化学部会 コロイド分散凝集分科会委員
  • 2018年04月 - 現在   日本化学会   コロイドおよび界面化学部会幹事
  • 2015年04月 - 現在   日本結晶成長学会   学会誌編集委員
  • 2014年04月 - 現在   日本結晶成長学会   理事
  • 2018年04月 - 2019年03月   ISSCGF2018   会計幹事
  • 2014年04月 - 2017年03月   日本薬学会   東海支部 幹事
  • 2015年04月 - 2016年03月   日本薬学会   東海支部 庶務幹事
  • 2014年04月 - 2016年03月   科学技術交流財団 コロイドマテリアル応用化研究会   座長
  • 2014年04月 - 2016年03月   マイクログラビティ応用学会   学会誌編集委員
  • 2014年04月 - 2016年03月   マイクログラビティ応用学会   国際学会委員
  • 2013年04月 - 2016年03月   文部科学省 科学技術・学術政策研究所   科学技術の状況に係る総合意識調査 NISTEP定点調査担当者
  • 2012年04月 - 2016年03月   結晶成長学会   理事
  • 2014年04月 - 2015年03月   JAXA   宇宙科学ロードマップ（コロイド界面科学）作成担当
  • 2014年04月 - 2015年03月   第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)   プログラム委員
  • 2013年04月 - 2015年03月   JAXA 宇宙航空研究開発機構   宇宙環境利用科学委員会 RT副グループリーダー
  • 2013年04月 - 2015年03月   結晶成長学会   幹事
  • 2013年04月 - 2015年03月   日本薬学会   東海支部幹事
  • 2013年04月 - 2014年03月   第64回コロイドおよび界面化学討論会   実行委員
  • 2012年04月 - 2014年03月   日本薬学会   代議員

担当経験のある科目

  • コロイド・高分子物性学特論名古屋市立大学大学院
  • コロイド・高分子科学名古屋市立大学
  • 薬学物理化学Ⅲ名古屋市立大学
  • 薬学物理化学Ⅰ名古屋市立大学

メディア報道

  • 世界初, 宇宙で人工結晶
    報道 : 2006年06月
    番組・新聞雑誌 : 日経産業新聞・中日新聞ほか（共同通信社配信）
  • 次世代光学部品を宇宙で製造へ
    報道 : 2003年07月
    番組・新聞雑誌 : 中日新聞ほか（共同通信社配信）
  • 開発進む国際宇宙ステーション 宇宙に広がるビジネスの夢と可能性
    番組・新聞雑誌 : 平成１５年 Nikkei Net特集
    http://nikkei.hi-ho.ne.jp/jamss/2nd/material.html

その他のリンク

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