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大環状分子結晶に「ナノの孔」を形成 名大教授らが世界で初めて明らかに

名古屋大学の河野慎一郎講師と田中健太郎教授と名古屋工業大学の吉水広明准教授は、共同研究により流動性材料である液晶の中に「ナノの孔」があけられることを世界で初めて実証した。この研究成果により次世代のソフトマテリアルとなる多孔性液晶の開発が促進される。

活性炭やゼオライトなど原子や分子の大きさのナノサイズの孔があいた多孔性(固体)材料は、ガス吸着、触媒などに応用されているが、流動性のある材料に孔をあけようとしてもその流動性によってそれはすぐに埋められてしまう。

田中教授のグループでは、環状の化合物を筒状に並べて構築する「カラムナー液晶」を設計し、その液晶内部にナノの孔を作る検討を行ってきた。だが、液晶は流動性を持ち、結晶に比べて分子の並び方に揺らぎや動きがあるため、液晶の中に本当に孔が存在するのかについて実験的に証明することが困難であった。

そこで研究において、河野講師と田中教授は原子の化学的環境などを解析する「129Xe NMR分光法」を専門とする吉水准教授と連携。約1ナノメートルの孔のサイズをもつ大環状化合物を用いて作成したカラムナー液晶の空間解析を行い、この液晶がナノの孔をもつことを明らかにした。

研究グループは今後について「機能性分子をナノの孔に取り込ませ、液晶の流動性、配向性、相転移性を利用した、新しい触媒材料、有機薄膜太陽電池、導電性インク材料などへの応用に展開する」としている。