分極無機材料による電場と二元系高分子添加による炭酸カルシウムメソ結晶集合体の創製

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目的:分極無機材料の電場による有機高分子の自己組織化を制御することにより、ナノからマクロスケールで構造および機能がデザインされた高機能な材料の創製を目指すことである。この課題に取り組む切り口として、分極無機材料による電場と二元系高分子の添加による炭酸カルシウムメソ結晶集合体の創製とその構造制御とした。方法:分極処理にされたカルサイト単結晶((00.1)と(10.4)の配向結晶)を炭酸カルシウムの結晶成長を制御する電場提供源及び核形成基板として用いた。二元系高分子としては、ポリアスパラギン酸-ポリグルタミン酸系とポリアスパラギン酸-アルギン酸系の二系統について、それぞれの濃度および混合割合を変えて実験した。実験系はCaCl_2-vaporCO_2 from Solid(NH_4)_2CO_3 systemを用いた。成果:有機物添加による階層構造を有する炭酸カルシウムメソ結晶集合体による薄膜を創製することができた。ポリアスパラギン酸-アルギン酸系ではアルギン酸(Ca^<2+>ionsと結合して、アルギン酸カルシウムを形成)の添加割合が高い場合、トウモロコシ状カルサイト集合体(c軸配向)による均一な薄膜の上に半球状のカルサイト集合体が形成する階層構造の薄膜が形成した。アルギン酸の添加割合を減少させるポリアスパラギン酸添加で形成される特徴的な自己相似構造を持つ三方星形の表面形状を持つc軸配向カルサイト柱状結晶集合体による薄膜形成割合が増加した。ポリアスパラギン酸-ポリグルタミン酸系ではポリアスパラギン酸添加で形成されるカルサイト柱状結晶集合体とポリグルタミン酸添加で形成される菱面体カルサイトがc軸配向した集合体による均一な薄膜が形成し、その上に半球状のカルサイト集合体が形成する階層構造の薄膜が形成した。均一な薄膜を構成している集合体の形態は添加割合に比例して添加物に付随する形態を示す集合体の割合が増加した。均一な薄膜の厚さは負電荷に帯電している基板上で増加し、(00.1)配向基板上で優勢であった。