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メソクリスタル構造は、単結晶性と高い比表面積を併せ持ち、ユニークな機能を示す。本研究課題では、バイオミネラル類似のメソクリスタル構造を多様な物質系において作製し、環境エネルギー関連材料、生体材料、高強度材料への応用や動的機能などの融合機能の開拓を目指している。
平成26年度は、メソクリスタル構造の有するナノ結晶の間隙に着目した２つの応用展開を行った。
１つ目として、このナノ結晶の間隙を利用することで、有機分子の分離・精製を行う分離材料を作製した。炭酸カルシウムナノ結晶から構成されるバイオミネラルを粉砕し、薄層クロマトグラフィー板およびフラッシュクロマトグラフィーの固定相を作製した。実際に、フェノール性水酸基を有する様々な有機分子の分離を行った。バイオミネラルの階層構造により、１次粒子であるナノ結晶の間隙を吸着サイト、２次粒子であるナノ結晶の集合構造を溶出液の流路とした分離材料を作製することができた。
２つ目の成果として、メソクリスタルを構成するナノ結晶の間隙を利用し、有機結晶へ階層構造を付与する技術を進展させた。ナノ結晶間隙へのモノマー液体を導入・重合を経て、有機高分子材料への階層構造の転写を行う手法の多様な系への適用、転写過程の詳細な観察を行った。また、このナノ結晶間隙への有機結晶の融液からの導入を行うことで、有機結晶の階層的な構造の制御が可能であった。さらに、このナノ結晶間隙に閉じ込めた有機結晶の特異な熱物性として、凝固点の上昇を観測した。
以上より、メソクリスタル構造の有するナノ結晶の間隙は、多孔質材料として多様な応用が可能であることが示された。
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