Function design via heteroassembly of 2D inorganic nanosheets

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H02004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials engineering
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: SASAKI Takayoshi 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 拠点長 (70354404)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ナノシート / レイヤーバイレイヤー累積 / 超格子 / 協奏的相互作用 / フロキュレーション

Outline of Final Research Achievements

We synthesized a range of oxide and hydroxide nanosheets in a controlled composition, structure, size and shape by swelling/delaminating layered host compounds. The obtained nanosheets were found to show unique physical properties and reactivities on the basis of the molecularly thin 2D structure. Because these nanosheeets are monodispersed in a colloidal suspension, we developed and applied various solution processes, with which the nanosheets could be assembled layer-by-layer into nanofilms, superlattice systems and nanostructured composites. Such artificially designed systems exhibited advanced electronic, magnetic and chemical functionalities through the hybridization and interaction between the nanosheets as a building block.

Free Research Field

無機材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分子レベルの薄さの２次元ナノシートを用いることにより、ビームエピタキシー技術に代表される人工格子構築に匹敵するナノ構造デザインが簡便、安価な溶液プロセスで実現可能であることを示したことは極めて大きな意義がある。本研究では酸化物および水酸化物ナノシートを対象として、エレクトロニクス、エネルギー変換、貯蔵機能を設計できることを示した。２次元物質のラインアップはグラフェン、カルコゲン化物、炭化物をはじめとして大きく拡大しており、それらを分子レベルで累積させたナノ構造が様々な組み合わせで構築できることから、今後も多彩な機能開拓、展開が期待できると考えられる。