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SEED
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ナノ加工の自己組織化でキラリティの起源にせまる。

RESEARCHER
パラジウム(Pd)と銅(Cu)、二種類の異なる金属をつかって析出したもの。それぞれの金属同士が微細な場所で集まり、スパイラル紋様が見られる。

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パラジウム(Pd)と銅(Cu)から、銅を除去した後のナノらせん構造(電子顕微鏡画像)。

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シリコンウェハーで局所的に粒子がらせん状に入っていく様子。

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らせん状ナノポーラスSiの発光(著者がデモ)。

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シリコンのらせん状ナノポアの実物資料。

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どんなタネ?

ナノスケールでの自己組織化の研究をしています。例えば、二種類の金属が混ざった金属を電極の上に析出させます。それぞれの金属同士が集まる性質を利用すると、スパイラル紋様の電析物ができます。これを陽極酸化アルミナ(AAO)により小さい穴の中に閉じ込めて反応させると、バネのようならせん状の構造体ができます。その他にも、シリコンウェハーを金属のナノ粒子によって反応する場所を決めて局部的に溶かすと、粒子がらせん状に回転してシリコンの中に入り、らせん状ナノポアができます。ナノスケールの自己組織化で右巻きや左巻の構造体ができるのです。

なぜ研究を始めた?

合成化学、有機化学などで、らせん状の構造をつくる研究は盛んです。右巻、左巻のキラル分子を選択的につくる試みです。これらの研究がアプローチしにくいサイズに材料加工の観点から挑戦しようと考えました。また有機化学では不斉中心といい、そもそも右や左を発現する性質が分子にあるものをつかっています。しかし私の研究で扱うのは、対称の物質です。「自己組織化する反応」を小さい空間に閉じ込めると、どうなるか。そしてなにが右や左の対称性の破れを生むのか。非常に面白い課題です。

なにを変える?

応用では、可視光や近赤外の光の波長とうまく相互作用するサイズの構造体が作れる可能性があります。右巻き、左巻きの構造と円偏向の光との相互作用をうまくコントロールできると、3Dディスプレイなどでつかえるかもしれません。

さらにこの研究は、「自己組織化」と「キラル化学」との境界領域に相当する新しい分野です。対称の物質からなぜ右巻、左巻になるのか。これまでのキラル化学の概念が変わるかも知れません。もう一度立ち返って、キラリティの発現のオリジンを考えていきたいです。

なにが必要?

数理化学を専門としている方々と連携をして、実験の結果から現象を理解するのではなく、まず数式をたて、モデルをたて計算をして、実験をしていきたいと思います。また私は材料加工が専門なので、分子キラル化学の方々にこの研究を見ていただき、ここから発想されるやってみたいことも聞いてみたいです。まだ応用の段階ではないですが、興味もってくれる方があれば嬉しいです。

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INTERVIEW
桂産直便
ナノ加工の自己組織化でキラリティの起源にせまる。

2022.03.29

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