有機超分子と無機ナノ材料の自己組織化による新しいナノ・メソ階層性機能材料の開発

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骨や貝殻に代表されるような生物がつくるバイオミネラルの構造とその形成プロセスを模倣し、常温・常圧の温和な環境下において、機能性有機無機複合材料を作製することを目的とした。有機分子や高分子と無機材料の相互作用を活用した材料合成を行った。本年度は、炭酸塩とありふれた有機高分子を利用した複合透明材料、いくつかの無機結晶との複合体薄膜に関して作製プロセスの確立、構造解析、機能化を行った。(1)ナノ相分離構造を有するアモルファス有機無機複合材料アモルファス炭酸カルシウムとポリアクリル酸を用いて、マクロスケールではガラスやアモルファスポリマーのように透明で安定な有機無機複合体を作製することができた。この複合体はナノメートルスケールでアモルファス炭酸カルシウムと有機高分子が相分離したような構造を形成していた。この材料は、その透明性安定性による機能化が可能であった。また、アモルファス複合体、ナノ相分離構造を有する有機無機複合体という点で新しい複合材料またその設計の方法論として期待される。(2)無機結晶/有機高分子標複合体薄膜これまで炭酸カルシウムと有機高分子の複合体薄膜作製に用いられてきた手法を発展させ、遷移金属からなる機能性セラミックスと有機高分子複合体薄膜の作製を行った。不溶性の高分子固体マトリクスと水溶牲有機高分子の協同的な相互作用を利用して、マトリクス上へセラミックスナノシートの配向薄膜を作製することができた。また、高分子固体マトリクスに配向構造を付与して作製した複合体薄膜に関して、その構造解析とメカニズムの解明を行った。以上の結果は、限られた物質系のみでなく、他の様々な有機無機複合体を得る場合においても適用が可能であると考えられる。