界面活性剤を溶かさず活用し、多様なアモルファスナノシートの合成に成功：研究開発の最前線

名古屋大学未来材料・システム研究所は、通常は溶かして使う界面活性剤を金属イオンと共に固体の結晶で析出し、鋳型として使用することで、厚さ1nm程度のアモルファスナノシートの合成に成功した。

[MONOist]

　名古屋大学未来材料・システム研究所は2024年8月8日、通常は溶かして使う界面活性剤を活用し、厚さ1nm程度のアモルファスナノシートの合成に成功したと発表した。金属イオンと共に界面活性剤を固体の結晶で析出し、鋳型として使用することで、多様なナノシートを作り出すことができる。

界面活性剤結晶を用いたアモルファスナノシート合成の概念図［クリックで拡大］ 出所：名古屋大学未来材料・システム研究所

　研究では、まず洗剤などの界面活性剤水溶液と金属イオン水溶液を混ぜ合わせることで、層状構造を有した界面活性剤結晶を作製。同構造の層と層の間には、金属イオンが規則的に配列している。

　この層状構造を残したまま、アンモニア水蒸気で層間の金属種を加水分解させた。その後、ホルムアミド中に浸して熟成することで金属種の拡散を進め、アモルファスナノシートを作製した。

（a）界面活性剤と金属イオンを混合した際に形成する層状結晶と、（b）アンモニア水蒸気処理後に形成する結晶［クリックで拡大］ 出所：名古屋大学未来材料・システム研究所

　例えば、金属種としてGa^3＋を用いたナノシートは、厚み1.5nm程度のアモルファス物質であることが分かった。得られたナノシートは、酸化物もしくはオキシ水酸化物だと確認できた。他にも、アルミニウム（Al）、スカジウム（Sc）、クロム（Cr）、マンガン（Mn）、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ガリウム（Ga）、ロジウム（Rh）、インジウム（In）、セリウム（Ce）などを含むナノシートの合成に成功している。

界面活性剤結晶を用いたアモルファス酸化、オキシ水酸化ガリウムナノシート［クリックで拡大］ 出所：名古屋大学未来材料・システム研究所

　金属種の反応場として、界面活性剤結晶の隙間にある原子レベルで均一な二次元空間を利用することで、さまざまなアモルファスナノシートを合成可能になった。同技術で合成した新しい材料は、二次元材料や非晶質材料の新規物性開拓などへの貢献が期待される。

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