XK星空 建立：一种大规模合成具有多孔形态的独特且美丽的金属氧化物纳米粒子组装体的方法
开发一种超快速合成二氧化钛（一种典型光催化剂）的方法
光催化剂是一种催化物质，当光线照射到它们时，它们会改变周围环境，但不会改变自身。最广泛使用的光催化剂之一是二氧化钛，它价格便宜且对生物体无害。二氧化钛受到阳光照射时，产生电子；这样可以分解有害物质和污垢，同时由于其高亲水性，表面与水变得更加相容。由于这些优异的特性，从能源和环境保护的角度来看，二氧化钛引起了非常强烈的兴趣。特别是，多孔材料具有非常大的表面积，预计将得到广泛的应用。
2012年，小比罗教授与王鹏宇副教授一起开发了一种划时代的超高速合成多孔二氧化钛纳米粒子组装体的方法。常规合成方法操作复杂，反应时间长；而新方法只是将异丙醇钛作为原料，将羧酸作为助剂加入到甲醇中，加热至300-400℃，合成时间仅需10分钟。此外，这种合成方法不仅可以成功创建实心结构，还可以成功创建空心结构。
这一成功的关键是在高温高压下使用甲醇。 Kobiro教授和王鹏宇博士（他们一直在研究使用水（高温高压水，称为超临界水）的有机合成反应）采用了超临界水，并被证明是成功的。由于所创建的纳米粒子的形状非常类似于球藻（一种圆形绿藻），他们将其命名为 MARIMO（介孔结构圆形集成金属氧化物）。现在他们正在 MARIMO 项目中进行应用研究。
教授。 Kobiro说：“我们创造的多孔二氧化钛球形聚集体并不是世界首创，已经做过很多次了。不过，我们的创造与其他人的不同之处在于表面凹凸不平的精细程度。非常细小的颗粒聚集在一起，变成了球形。那真的很漂亮，当我第一次看到它时我很高兴。此外，由于其凹凸不平，各种材料都可以粘附在表面上。显然，这将有广泛的应用。”
与企业合作：实现大规模合成，实际应用不可或缺
发现这项技术的可能性后，Kobiro 教授开始与 Otani 副教授（当时的讲师）一起致力于实际应用，首先瞄准的是大规模合成。 2013年，他们开始与宇治电化学工业株式会社（高知县）合作研究，开发出可以连续合成多孔金属氧化物纳米颗粒的反应装置。然后在 2015 年，他们的努力实现了实际应用所必需的大规模合成。对于多孔二氧化钛纳米颗粒，他们的产量达到了每天 200 克。
教授。 Kobiro 解释道：“当时的产量仅限于 10 毫克，但我们找到了一次合成 200 克的方法，并建立了稳定的生产技术。这不仅仅是增加原材料数量的问题；我们日复一日地经历了一连串的失败。我们花了一年半的时间才取得成功。当我们终于成功时，我们高兴得跳了起来，”他笑着回忆道。
他们不仅成功合成了二氧化钛，还成功合成了二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氧化锆和二氧化铈的多孔纳米颗粒。目前，他们的工艺已发展成为可以将金属氧化物合成为球形多孔纳米颗粒的技术。此外，他们实现了氧化物组合的合成，因此可以制造：a）均匀分散的多种金属氧化物； b)具有斑纹的域型混合多种金属氧化物； c) 中心与表面分离的核壳型氧化物。他们还找到了一种具有完美灵活性的材料精加工方法。
教授。 Kobiro继续说道，“我认为我的工作是理解物质和反应的感觉，这些永远无法说话的东西，并将它们转化为文字。通过简单的反应用二氧化钛实现这种形式是一个偶然的结果，但这实际上只是材料特性的反映。所以如果我试图用其他材料实现这一点，我不能使用相同的方法。我需要考虑材料的感觉。事实上，对于二氧化钛以外的金属氧化物的MARIMO化，反应的简单性是相同，但我们需要添加或添加的内容却截然不同。事实证明，这是一个难点。”
还值得注意的是，通过这种合成方法的应用，已经创造出了一个又一个前所未有的形状的纳米颗粒。 Kobiro教授合成了金、铂和钯的纳米颗粒、具有嵌套式结构的中空多孔二氧化钛纳米颗粒以及类似“俄罗斯套娃”娃娃的纳米颗粒。
教授。 Kobiro 说：“据认为，在反应过程中，贵金属离子渗透到二氧化钛纳米颗粒的空心多孔聚集体中，然后被高温甲醇还原，形成合金颗粒，这些颗粒被困在里面。然后可以将小颗粒插入狭窄的开口中。你可以说，在纳米世界中，我们创造了一种瓶中船，通过将小颗粒从狭窄端的开口插入，内部形成了结构。”
当测量通过切割圆形横截面获得的颗粒的密度时，在中心产生了不同的金、铂和钯层。经证实，它们上面覆盖着一层二氧化钛合金颗粒，将空间隔开。
教授。 Kobiro 继续说道：“这是一种用非常轻的材料实现包裹的有效方法，如果颗粒与金属直接接触，它们就会破裂。这种催化反应在不接触颗粒外部的情况下发生，因此不会破裂它们。”
该团队还使用简单的单元化学工艺，成功地分别制造了各种形状的金、铂和钯合金纳米颗粒。例如，在成功合成均匀分散材料时，金、铂和钯的合成纳米颗粒粘附在固体多孔二氧化钛纳米颗粒的外表面。 MARIMO 的世界正在超出我们的想象范围。
幽默和美丽之外隐藏着新的可能性
教授。 Kobiro 渴望进一步增加这些独特且形状精美的多孔金属氧化物纳米颗粒的品种。这是他作为化学家的目标。
他说：“我发现美有很强的吸引力，用自己的双手创造美是很有趣的。这可能听起来很势利，但就像音乐家通过演奏乐器来表达自己一样，例如化学家通过使用材料来创造美丽而有用的东西来表达自己，给人留下深刻的印象。从这个意义上说，材料就像乐器。形状、概念和反应的美是令人着迷的。”
对独特而美丽的化学创造的追求最终将带来对人类有用的新发现。现在，多孔金属氧化物纳米粒子可用于广泛的实际应用，例如光催化剂、药物和基因递送剂、高性能磨料和热障涂层。
教授。 Kobiro 说：“我想用各种形状的纳米颗粒做一些原创的、杰出的事情。我的目标之一是开发用作催化剂的纳米颗粒。我相信嵌入球形纳米颗粒多孔聚集体中的复合纳米颗粒将成为高性能催化剂。如果这个想法被证明是正确的，化学反应可能会更加有效，并且它们的能源效率可能会显着提高。虽然这可能有点夸张，但我预计我们可能会看到一场可能改变世界的能源革命。我们追求这些目标，肯定会有很多障碍需要克服，但原则上没有真正的障碍，我确信我可以做到这一点，所以我会努力，看看会发生什么！”