概要 重要な光伝導性ハイブリッド材料として、ペリレン/ZnOは光起電力関連応用で多大な注目を集めてきたが、一般にペリレンとZnOナノ結晶の間の容易な相分離により、分子レベル分散したペリレン/ZnOナノハイブリッドの設計は大きな課題に直面している。本研究では、ペリレンビスイミド/ZnOナノロッドハイブリッドのH凝集体を分子レベルで分散させるインサイトゥ反応法を報告する。表面光電圧と電場誘起表面光電圧スペクトルにより、ナノロッドハイブリッドの光電圧強度が pristineペリレンビスイミド比で100倍劇的に増加することを示した。光電圧強度増大は2つの側面から生じる：（1）ペリレンビスイミド/ZnO

概要 光電子デバイスおよび電子デバイス向けに、低コストで高品質なIII-V族ナノワイヤーを成長させることは長年の研究目標である。それでも、化学気相成長（CVD）法によるIII-V族ナノワイヤーの制御された合成は課題であり、理論的指針が欠如している。本研究では、真空CVD法を用いてInPおよびGaPナノワイヤーを大面積・高密度で成長させた。高成長温度が酸化物形成を回避し、InPナノワイヤーの結晶純度を高めるために必要であることが明らかになった。反応炉に微量のGaを導入すると、三元系InGaPナノワイヤーではなく、ほぼ純粋なGaPナノワイヤーが形成される。相図計算（CALPHAD）アプローチによる

概要 酸化物/金属/酸化物（OMO）積層構造は、薄膜太陽電池のフロントコンタクトとして透明導電酸化物（TCO）に代わるものとして用いられる。これらの多層構造は全体厚を薄くできるだけでなく、干渉効果を利用してセルの着色も可能である。しかし、シート抵抗と寄生吸収はともに金属層に大きく依存しており、太陽電池の更なる高効率化にはこれらの更なる低減が必要である。本論文では、AgOₓウェッティング層をOMO電極に適用し、Cu(In,Ga)Se₂（CIGS）薄膜太陽電池の性能向上を図った。AgOₓウェッティング層が多層電極の透過率と導電性を向上させる効果的な手段であることを示した。このアプローチにより、金属

概要 分子内励起子解離は、有機太陽電池における高効率移動電荷キャリア生成に不可欠である。しかし、多くの注目にもかかわらず、ドナー-π-アクセプター（D-π-A）交互共役ポリマーにおけるπブリッジの励起子解離ダイナミクスへの影響は不明なままである。ここでは、フェムト秒時間分解過渡吸収（TA）分光法と定常状態分光法を組み合わせ、秦グループが合成しHSD-A、HSD-B、HSD-Cと名付けた3種類のD-π-A交互共役ポリマーにおける超高速分子内励起子緩和ダイナミクスを追跡した。チオフェン単位をπブリッジとして添加すると、定常状態吸収スペクトルの赤方シフトが生じることがわかった。重要なことに、TAフィ

概要 セパレータとリチウム陽極間のリチウム（Li）イオンの均一な移動は、良質なLi析出を実現する上で極めて重要であり、特にリチウム-硫黄（Li-S）電池の動作において意義が大きい。ポリプロピレンやポリエチレンなどの市販セパレータは湿式または乾式プロセスで製造されるが、多くの気孔を生じさせ、Liイオンの不均一な剥離/析出を招き、最終的にLiデンドライト形成の原因となる。そこで本研究では、モンモリロナイトをセパレータ表面に導入し、原子レベルの層間イオンチャネルを構築することでLiイオンフラックスを誘導し、安定したLi析出を達成した。層間距離約1.4 nmの原子層間イオンチャネルは、電解液に対する強

概要 ポリエチレングリコール‑ブロック‑ポリ乳酸（PEG‑b‑PLA）から形成されるポリマーソーム（PSome）を用いて、新生仔豚膵島様細胞クラスター（NPCC）をナノカプセル化する手法を確立した。本研究では、NPCCの損傷と損失を最小限に抑えた効率的なナノカプセル化手順を提示する。PSomeのN末端にN‑ヒドロキシサクシニミド（NHS）を導入し、NPCCを取り巻く細胞外マトリックス（ECM）のアミノ基との結合を誘導した。ナノカプセル化工程では、牛血清アルブミン（BSA）を含むF‑10培地を用いてNPCCのダメージと損失を低減した。さらに、二官能基PSome（NHS‑/NH₂‑PSome）間の

要旨 多剤耐性菌による細菌感染は依然として人命を脅かしている。光線力学療法（PDT）は効果的に細菌を殺菌でき、ナノファイバーベースのPDTは正常組織へのダメージを効果的に軽減できる。しかし、従来法で繊維表面に担持された光増感剤は創傷へ遊離し、副作用を引き起こす。また、従来法で調製されたナノファイバーは創傷への付着性が低く、PDTの短距離効果によりその効果が著しく減少する。本研究では、自作の携帯型エレクトロスピニング装置を用いたインシチュエレクトロスピニング法により、コア-シェル構造クルクミン複合ナノファイバーを調製した。得られた複合ナノファイバーは、従来調製法より様々な生体表面への優れた付着性

要旨 AZO導電層の抵抗率がマイクロチャネルプレート（MCP）の抵抗要件を満たす範囲では、Zn含有量の許容範囲が非常に狭い（70–73%）ため制御が困難である。MCP上のAZO導電層の特性を踏まえ、導電材料ZnOと高抵抗材料Al₂O₃の比率を調整するアルゴリズムを設計した。MCPの「動作抵抗」（マイクロチャネル内での電子雪崩時の抵抗）という概念を提唱し、MCP抵抗試験システムによりAZO-ALD-MCP（Al₂O₃/ZnO原子層堆積MCP）の動作抵抗を初めて測定した。従来型MCPと比較し、AZO-ALD-MCPの動作状態と非動作状態での抵抗が大きく異なり、電圧上昇に伴い動作抵抗が有意に低下する

要旨 グラフェン酸化物（GO）ナノシートを、0.01、0.03、0.05 wt比の様々な濃度で、化学沈殿法により酸化マグネシウム（MgO）ナノ構造にドープした。目的は、固定量のMgOに対するGOドーパント濃度の触媒的および抗菌的挙動への影響を調べることである。XRD技術によりMgOの立方相が明らかになり、その結晶性はSAEDパターンで確認された。官能基の存在と指紋領域のMg-O（443 cm⁻¹）はFTIR分光法で明確になった。光学特性はUV-Vis分光法で記録され、レッドシフトによりバンドギャップエネルギーがドープにより5.0から4.8 eVへ減少することが示された。電子-正孔再結合挙動は光

要旨 本研究では、植物由来分子（没食子酸）を用いて動力学制御モードで金ナノプレートを合成した。ナノプレートの成長は、キャッピング剤が特定の結晶面に特異的に吸着することに主因する。系統的なキャラクタリゼーションにより、オルトカルボニル化合物中の2つの酸素原子間距離が金（111）面の格子間隔とほぼ完全に一致することが判明し、これが双晶核の形成および板状金ナノ粒子の成長を促進することを明らかにした。ガラスカーボン電極上に修飾した金ナノプレートは、裸のガラスカーボン電極や球状金ナノ粒子修飾電極と比較して、鉛イオンに対する電気化学的検出感度が著しく向上した。この修飾電極は、重金属廃水中の鉛イオン濃度検出

要旨 CdOとMgO層で構成される短周期超格子（SL）におけるバンドギャップの振る舞いを、CdOサブ層の厚みを変えて実験的および理論的に解析した。SLの光学特性は、室温で200–700 nmの波長範囲での透過率測定により調べた。MgO層厚を4単原子層（ML）に固定し、CdO厚を1–12 MLに変化させることで、{CdO/MgO} SLの直接バンドギャップを2.6–6 eVの範囲で調整可能であることを示した。得られた直接および間接バンドギャップの値は、ab initio法による理論計算値より高いが、同じ傾向を示す。X線測定により、SLに岩塩構造が存在することが確認された。c面およびr面サファイア

要旨 典型的なエッチングおよび剥離プロセスを通じて、多層（ML）および少層（FL）のTi₃C₂Tₓナノシートが調製された。各種キャラクタリゼーションの結果、ML-Ti₃C₂TₓとFL-Ti₃C₂Tₓの主要な表面終端基が異なることが確認され、それぞれ酸素関連基と水酸基が優占していると割り当てられた。この優占終端基の違いにより、物理化学的性能が異なり、最終的にはナノシートの潜在的な応用分野も異なることになる。特に、Agナノ粒子とのカップリング前にはML-Ti₃C₂Tₓがより強い近接場増強効果を示すが、Ag/FL-Ti₃C₂Tₓハイブリッド構造では、終端水酸基によって供給される電子注入により、より強

概要 併用療法は臨床腫瘍治療の標準戦略となっています。我々はテトラドリン（Tet）とシスプラチン（CDDP）の併用が顕著な相乗的抗癌活性を示すことを実証しましたが、避けられない副作用が治療濃度を制限しています。2薬剤の異なる物理化学的および薬物動態特性を考慮し、改良二重エマルション法で両薬剤をナノベヒクルに共封入しました。ナノ粒子（NP）はポリ（エチレングリコール）-ポリカプロラクトン（PEG-PCL）とポリカプロラクトン（HO-PCL）の混合物から調製され、CDDPとTetを同時にNP内に局在化させ、低干渉効果と高安定性を実現しました。蛍光顕微鏡画像により、NPによって親水性と疎水性の両薬剤

概要 電気紡糸ポリマーナノファイバーは、血管組織工学で大きな注目を集めています。しかし、内皮化の遅さと血栓形成という従来ナノファイバー材料の欠点により、血管組織修復と再生の促進に効果的ではありません。本研究では、異なる量のコンドロイチン硫酸（CS）を組み込んだバイオミメティックゼラチン（Gt）/ポリカプロラクトン（PCL）複合ナノファイバーを電気紡糸技術で開発し、抗血栓性と内皮細胞親和性への影響を調査しました。PGナノファイバー中のCS濃度変化は繊維形態と直径に影響を与えます。CS/Gt/PCLナノファイバーは適切な多孔性（~80%）とPBS溶液吸収率（最大650%）を持ちます。Gt/PCLナ

概要 マイクロRNA（miRNA）が脳虚血再灌流障害（CI/RI）における役割は広く研究されてきました。しかし、miR-326-5pのCI/RIにおける具体的なメカニズムは依然として不明です。したがって、本研究はCI/RIにおけるmiR-326-5p/シグナルトランスデューサーおよび転写活性化因子3（STAT3）軸のメカニズムを解明することを目的としました。原ラット大脳皮質ニューロンでの酸素・ブドウ糖欠乏（OGD）モデルと、スプラグ・ドーレーラットでの大脳中動脈閉塞（MCAO）モデルを用いて、それぞれin vitroおよびin vivoでCI/RIを模倣しました。OGD処理ニューロンとMCAO

概要 多孔質シリコン（Si）は低熱伝導率材料であり、熱電デバイスへの高い可能性を秘めています。しかし、多孔質Siの低出力性能は、電気伝導度の低さにより熱電性能の発展を妨げています。多孔質Siと金属の非線形接触による大きな接触抵抗は、電気伝導度低下の一因です。本論文では、p型およびn型多孔質Siを金属支援化学エッチング（MACE）によりSi基板上に形成しました。接触抵抗を低減するため、p型およびn型スピンオンドーパント（SOD）を用いて、それぞれp型およびn型多孔質Si表面に不純物元素をドープしました。非ドープ多孔質サンプルを持つSi基板と比較して、オーミック接触が得られ、ドープされたp型および

概要 ナノバイオセンサーは、化学的・生物学的物質を検出し、生物活性分子と信号変換器表面に固定化された認識要素との間の物理化学的検出により、結果を意味あるデータに変換する便利で実用的、かつ感度の高い分析装置です。迅速、正確、信頼性の高い動作特性を持つため、臨床・非臨床応用、ベッドサイド検査、医療繊維産業、環境モニタリング、食品安全性などで広く利用されており、これらの重要な用途で重要な役割を果たしています。したがって、バイオセンシングインターフェースの設計は、ナノバイオセンサーの性能を決定する上で不可欠です。ナノ材料の独自な化学的・物理的特性は、バイオセンサーにおける新規かつ改良されたセンシングデ

概要 本論文では、熱アシストと振動アシストを組み合わせたハイブリッド加工プロセスにおける切削メカニズムを調査するため、分子動力学シミュレーションを実施しました。1振動サイクルにおける材料除去挙動と副表面損傷形成を研究するため、修正切削モデルを適用しました。結果は、ハイブリッド加工プロセス中、支配的な材料除去メカニズムが1振動サイクル内で押出しからせん断へ変化する可能性があることを示しています。切削温度上昇に伴い、クラックの発生と伝播が効果的に抑制される一方、支配的材料除去メカニズムがせん断になると膨れが出現します。1振動サイクルにおける副表面損傷形成メカニズムは応力分布に応じて異なる可能性があ

概要 ナノヒドロキシアパタイト（ナノ-HA）は再生医療分野で大きな注目を集めています。内皮細胞（EC）-間葉系幹細胞（MSC）相互作用は骨再生に不可欠ですが、ナノ-HAがこのプロセスでどのように作用するかは不明です。本研究では、ECによって媒介される間接共培養モデルを用いて、HAナノ粒子（HANPs）のMSCに対する細胞毒性と骨誘導効果を調査し、その基盤メカニズムを明らかにしました。亜細胞毒性用量では、HANPsがMSCの生存率、骨芽細胞遺伝子発現、石灰化結節およびアルカリホスファターゼ産生を増加させることが判明しました。これらの現象は、ECから分泌されるHIF-1αに依存し、ERK1/2シグ

概要 敗血症は、重度の微生物感染に対する身体の過剰反応により引き起こされる極めて深刻な状態であり、致死的かつ生命を脅かす問題を引き起こします。感染と戦うため免疫系から血流に化学物質が放出されることで敗血症が生じ、炎症を引き起こし医療上の緊急事態となります。石炭火力発電所のフライアッシュから抽出された複合縦長ゼオライトと酸化鉄ナノコンポジットを用いて、容量型バイオセンサの表面特性を改善し、敗血症発作を特定しました。抗インターロイキン-3（抗IL-3）抗体をアミンリンカーを介してゼオライト-酸化鉄複合容量電極表面に固定化し、敗血症バイオマーカーであるIL-3と相互作用させました。ナノコンポジットの