プレスリリース

水面での分子積み木細工で高精度なナノスケール細孔を有するナノシートの作製に成功―分離膜や有機太陽電池向けの立体ナノ構造構築が常温常圧下で可能に―

更新日:2017年10月25日

大阪府立大学 大学院 工学研究科 牧浦理恵 准教授らは、JST 戦略的創造研究推進事業 個人型研究(さきがけ)「分子技術と新機能創出」領域の研究課題「液相界面を利用した高配向性機能分子膜の創製」において、水面上に有機分子の溶液を滴下するという極めて簡便な方法で、細孔の形状とサイズがナノスケールで揃った多孔質ナノシートの作製に成功しました。

厚さが数ナノ~十数ナノメートルのシート状のナノ材料は、ナノシートと呼ばれ、究極に薄い機能材料として、小型化、省資源性の観点から注目を集めています。これまでに報告されている多くのナノシートは、マクロスケールの材料を剥離することにより製造されますが、高温・高圧下でのマクロ材料の合成、剥離、剥離体(ナノシート)の分散液の調整、剥離体の製膜など、多くのプロセスを要する上、超音波などの刺激を必要とする剥離の過程でナノシートが劣化したり、再凝集が起きたりする問題がありました。

本研究グループは、常温常圧下で水面上にナノシートの構成要素となる有機分子を含む溶液を滴下するという極めて簡便な方法で、結晶性かつ多孔質のナノシートを作製することに成功しました。分子を積み木に見たてると、同じ形の積み木が連結することで、規則正しく穴が空いたシートができ上がります。このナノシートは、水面で凝集することなく安定に存在し、多孔質構造を保持したまま、用途に応じて様々な基板に転写することが可能です。このような、分子が規則正しく配列し、形状とサイズが揃った細孔を有するナノシートは、高性能な分離膜や有機薄膜太陽電池への応用が期待されます。

ナノシートの構造解析は、大型放射光施設(SPring-8)および欧州シンクロトロン放射光研究所(ESRF)で行われました。
本研究成果は、2017年10月24日9時(米国東部時間、日本時間 同日22時)発行の米国科学誌「ACS Nano」のオンライン版に掲載されます。

論文タイトル「Air/Liquid Interfacial Nanoassembly of Molecular Building Blocks into Preferentially-Oriented Porous Organic Nanosheet Crystals via Hydrogen Bonding」

水面における多孔性ナノシート作製の概略図

水面における多孔性ナノシート作製の概略図

本成果は、次の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

戦略的創造研究推進事業 個人型研究(さきがけ)

  研究領域 「分子技術と新機能創出」(研究総括:東京大学 大学院 工学系研究科 加藤 隆史 教授)
 研究課題 「液相界面を利用した高配向性機能分子膜の創製」
 研究者 大阪府立大学 大学院 工学研究科 牧浦 理恵 准教授
研究期間 2012年10月~2016年8月

お問合せ先

大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質・化学系専攻 マテリアル工学分野
准教授 牧浦 理恵(マキウラ リエ)
〒599-8570 大阪府堺市中区学園町1番2号
Tel兼Fax 072-254-9851
Eメール r-makiura[at]mtr.osakafu-u.ac.jp [at]の部分を@と差し替えてください。