|
数ナノメートルの小さなユニットが配向して連結していく「オリエンテッドアタッチメント」によって結晶が成長するという現象が報告されている。本研究では、ナノ粒子のオリエンテッドアタチメント現象を、特定の媒質系を用いて自在に発現・制御し、そのプロセスの詳細な観測から理論を構築するとともに、多様な物質系における任意のサイズ・形状・サイトのオリエンテッドアタッチメントによる結晶材料合成プロセスを発展させることを目的とする。これまでの研究で、多様なナノブロックの合成条件を明らかにするとともに、環境設定によって配向した配列現象が普遍的に見出されることを示し、多様な物質系におけるオリエントアタッチメント現象が見出されている。平成29年度は、特に制御が容易であり、バイオミネラルとの関連性が深いカルサイト型炭酸カルシウムナノブロックに注目し、ナノブロックの形成過程とオリエンテッドアタッチメントによる集積過程およびその開裂過程を詳細に検討した。その結果、以下の2つの成果が得られている。
(1)水酸化カルシウムの炭酸化によってカルサイト型炭酸カルシウムが合成される過程で、微小なナノロッドが形成し、それらがオリエントアタッチメントによって成長することを確認した。これは、バイオミネラルに多くみられる身近な無機結晶の水溶液中の形成・成長においても、オリエントアタッチメントが重要な役割をもつことを示唆している。
(2)カルサイト型炭酸カルシウムのナノロッドを有機媒質に分散させ、その媒質の蒸発にともなって基板上に移流集積させることで、ナノロッドの伸長方向がそろって配列した膜状構造の形成に成功した。さらに、この配列時に強磁場は印可することで、ナノロッドは完全に結晶方位をそろえて配列して単結晶類似の構造体が得られた。これは、オリエンテッドアタッチメント現象を利用した結晶成長技術の基盤となる重要な知見である。
|
