層状ケイ酸塩-非イオン性有機分子複合体の合成と新規ナノ材料への変換

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【背景】層状ケイ酸塩はシリカのみからなる骨格と、有機修飾が可能な層表面を有し、安全安価な材料として工業応用もされている。さらに、層状ケイ酸塩の持つシート構造を生かしたビルディングブロックへの応用展開が注目されている。【問題点】層状ケイ酸塩は層間の相互作用が強いため、層状ケイ酸塩の層の剥離は未達成であった。層状ケイ酸塩の有機修飾や構造制御の報告は数多くなされているが、形態は粉末のみに限られており、ビルディングブロックへの応用には層の剥離が重要である。【解決方法】水和性の高いイオン液体を層状ケイ酸塩の層表面に固定化することで水中での層の完全な剥離を達成した。【得られた成果】得られたナノシートの特徴として、イオン液体のカチオン部のみを固定化することで、本来はアニオン性である層状ケイ酸塩をカチオン性に転換している。従来のカチオン性ナノシートは通常は有機溶媒中で得られており、水中では完全に剥離したものは得られていなかったが、本系のナノシートは水中で完全に単層に剥離したものが得られている。水を使った剥離は環境負担の低減の観点から重要である。さらに、得られたナノシートをガラス基板上に成膜することにも成功し、従来は粉末に限られていた層状ケイ酸塩の形態を拡張した。得られた薄膜は均一かつ透明であり、積層したナノシート間への色素導入もできた。層状ケイ酸塩の光学材料などの応用性を飛躍的に広範化することに寄与できた。