粒子流動性を向上させる手法の1つに微小粒子添加法がある．しかし，その詳細なメカニズムについては不明な部分も多い．そこで本研究では，微小粒子の被覆状態によって生じる各接点の付着力分布が流動性向上効果に影響を及ぼしている可能性に着目し，DEMシミュレーションを用いて検討した．シミュレーションでは，3種類の異なる表面付着力分布モデル（不均一，ランダム，均一）を用い，オリフィスからの粒子流出速度を求めた．その結果，不均一付着力分布モデルの場合は，均一またはランダム分布のモデルの場合と比べて，流出速度が向上することが明らかとなった．これは，不均一分布モデルの場合は，粒子層内に不連続面が発生しやすくなることで，粒子架橋形成が生じにくくなったためではないかと考えられる．よって，微小粒子添加法における各粒子接点の付着力分布は流動性向上に寄与していると考えられる．

本研究では，我々が脂質ナノ粒子の粒径の精密制御を目的として開発したマイクロ流体デバイスである「iLiNP^®デバイス」を用いて，Poly lactic-co-glycolicacid（PLGA）ナノ粒子の粒径の精密制御に取り組んだ．iLiNPデバイスを用いることで，原料溶液の流量依存的に約30～120nmの範囲でPLGAナノ粒子の粒径を制御することが可能であった．また，ナノ粒子の血中滞留性を向上させるために不可欠なPEG化PLGAを用いたナノ粒子や抗がん剤であるパクリタキセル（PTX）を搭載したPLGAナノ粒子作製への応用を検証した．その結果，作製したPLGAナノ粒子の粒径やPTXの搭載率が，細胞やマウスでの粒子活性の評価試験に使用できる性能であることを示した．

有機溶媒に懸濁した微粒子分散系は広範な工業プロセスで用いられているため，その分散挙動の評価・制御は非常に重要であり，分散・凝集の支配要因である表面間力を理解することが必要不可欠である．しかしながら，有機溶媒中での表面間力の理解は，水溶液中のそれよりはるかに遅れている．そこで本研究では，原子間力顕微鏡（AFM）による表面間力の直接測定と，パルス核磁気共鳴（NMR）による緩和時間測定により，溶媒と表面との親和性と表面間力の性質との関係を検討した．その結果，粒子の分散する系では固体表面間に作用する短距離斥力によって分散がもたらされることを見出した．この斥力は表面に吸着した溶媒分子の立体反発に起因する溶媒和力であり，固体－溶媒分子間の相互作用が大きいときに作用する可能性が示された．一方，表面と溶媒分子の相互作用が弱いときはこのような溶媒和力が顕在化せず，van der Waals力により粒子が凝集することを確認した．

太陽光を用いて光触媒反応を発現させるためには半導体光触媒が必要である．しかし，酸化チタンをはじめ多くの酸化物半導体は3eVを超える大きいバンドギャップを有するため紫外光しか吸収できない．一方，太陽光をエネルギー源として用いる場合，紫外光は太陽スペクトルの5%程度しか含まれておらず，近年可視光も吸収できる狭いバンドギャップの光触媒の開発が盛んに行われている．そこで，本研究ではBiVO₄/BiOX (X=F, Cl, Br, I)ヘテロ構造光触媒に注目した．BiVO₄はn型半導体であり，バンドギャップは2.4eVであるため可視光を吸収できる．しかし，電子・正孔の再結合が速く，光触媒反応における効率が低いことが知られている．BiOXはp型半導体であり，n型のBiVO₄と組み合わされるとpn接合を形成し，光照射の際に生じる電子は正孔と再結合する前にp型の方へ流れるため光触媒性能の高効率化を可能にできると考えた．BiVO₄/BiOXヘテロ構造を作製するために水熱合成法を用い，結晶構造を評価するとともに光触媒特性を評価した．

外部磁場に応答する磁性材料は，磁気共鳴画像法（MRI）や医療診断材料としての利用がなされる生物医学分野や，メモリデバイスやセンサー開発などの電子材料分野，ならびに触媒分野など，多岐にわたる分野で利用されている．磁性材料の構成成分には，優れた磁気特性を有するマグネタイト（Fe₃O₄）やマグヘマイト（γ-Fe₂O₃）などの酸化鉄磁性粒子が一般に使われ，酸化鉄磁性粒子を基盤とした様々な機能磁性材料の開発が進んでいる．酸化鉄磁性粒子は濃茶色から黒色の材料であるため，色材や光学材料への利用は困難である．本研究では，ランタノイド元素を複合したポリマーネットワークを用いることで，無着色な磁性粒子が得られることを見出した．本技術を応用し，フルカラー磁性粒子ならびに蛍光磁性粒子の作製に成功した．作成した材料は，粉体ならびに溶媒に分散した状態で磁性を示し，新たな磁性材料としての応用展開が期待される．