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平成30年度は、ナノシートをチタンニオブ酸などへ展開しつつ、ニオブ酸および粘土鉱物とアゾベンゼンの複合体作製し、分子吸着特性に関する成果を得た。新たなナノシートの複合体としてチタンニオブ酸とアゾベンゼンの複合化に取り組み、イオン交換法を応用することでチタンニオブ酸複合体作製に成功した。また前年度作製したチタン酸、粘土複合体との比較から、分子はナノシートの表面電荷の影響を強く受け、特異な微細構造を形成することを見出し、ナノシートの表面構造を制御することで複合体の微細構造を精密に制御できることを明らかにした。一方、ニオブ酸および粘土複合体について、ガス吸着測定により分子吸着場となる複合体内の空隙構造を解析したところ、ニオブ酸結晶には空隙はほとんど存在しないが、アゾベンゼンと複合化することにより、複合体内に空隙が形成されることを見出した。ニオブ酸複合体は、光反応により可逆な３次元的な形態変化を示すが、光異性化に伴う構造変化がこの空隙に蓄積され、その蓄積された構造変化を一度に解放することで分子スケールを超える形態変化が誘起されたと考えられる。また粘土複合体においては、同様に空隙が形成されると共に、光反応によってわずかではあるが空隙構造を制御できることを見出した。
また、研究期間全体を通して、ナノシートの表面構造に注目し、ニオブ酸に加えて、粘土鉱物、チタン酸、チタンニオブ酸ナノシートの複合体を作製して新たなアゾベンゼン/ナノシート複合体系の構築と機能発現に取り組んだ。中でも、複合体の微細構造化により空隙構造が形成され、それを光制御できることを見出したことから、光吸脱着可能な分子吸着材料への応用が十分に期待できる。また、ナノシート表面を分子集合体の機能発現の場として利用するという従来の分子機能材料開発とは異なる観点から光機能材料が作製でき、新機能発現手法として、その意義は大きい。
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