キーワード：自己組織化、界面化学、表面・界面制御型高機能材料プロセス

界面が創造する新しい機能

ある物質が他の物質と接する箇所を界面といい、全ての物質には必ず界面が存在します。一見、ツルンとしているハスの葉ですが、実はその表面（界面）は微細な凸凹構造をしていて、そこに空気の層ができるため水をはじくという性質があります。このように界面をデザインすると、新しい機能を生み出すことができるようになります。私たちの研究室では、界面を自在にデザインすることで、新しい機能を持つ材料を開発しています。

研究室HP

界面化学（柴田裕史）研究室

研究内容

　界面活性剤などに代表される両親媒性分子は、溶液中において様々な分子集合体を形成し、固体表面において特異的に吸着することが知られています。界面化学研究室では、これらの特徴を活かした機能性無機材料の開発や、分子集合体の形成メカニズムの解明などに取り組んでいます。

両親媒性分子を構造規定剤および結晶成長規定剤として用いた無機酸化物粒子の合成

　メソポーラス材料に代表されるように、両親媒性分子が形成する分子集合体存在下で無機合成を行うことで、分子集合体が鋳型として機能し、その構造が反映された多孔質無機材料を得ることができます。この多孔質無機材料は、均一な細孔径分布、規則的な細孔構造、高い表面積、種々の金属酸化物の利用が可能などの特徴を有するため、触媒、分離および吸着などの広範な分野での応用が期待されています。また、色素などの機能性分子を可溶化させた分子集合体を鋳型とすることで、多孔質無機材料の細孔内部への機能性分子の導入が可能となり、機能性分子と無機材料の相互作用に起因する新しい機能を付与することもできます。当研究室では、多孔質構造の構造規定剤として両親媒性分子を活用し、触媒材料や生体材料の開発を行っています。
　また、近年では、両親媒性分子が無機酸化物粒子に特異的に吸着し、無機酸化物の結晶成長に影響を与えることを見出しました。この系では、両親媒性分子が無機酸化物の結晶成長の方向を決定していることから、当研究室では結晶成長規定剤として命名し、無機酸化物粒子の結晶構造およびモルフォロジーの制御、さらに、そのメカニズムについて検討を行っています。

表面改質による無機材料の機能化　

　両親媒性分子を用いた固体表面の改質は、その両親媒性分子の特性に基づいた様々な機能を付与することが可能な、古典的かつ汎用性の高い技術としてよく知られています。この技術を用いて、無機材料の機能化についても検討を行っています。特に、光を照射することで超親水性表面を形成する酸化チタン薄膜に着目し、表面改質に伴った機能化を試みています。種々の両親媒性分子で表面改質を行うことで、酸化チタン薄膜表面における分子の吸脱着挙動を光照射で制御できるようになります。
　また、無機粒子や薄膜を表面改質によりデザインすることで、自己組織化による無機粒子の配列および集合体の制御についても検討を行っています。

界面活性能を有するヤヌス粒子の調製　

　ヤヌス粒子とは、一つの粒子において親水性表面と疎水性表面などの異なる表面を有する異方性粒子です。粒子なのですが、界面活性剤などと同様の機能を発現することができるため、当研究室ではヤヌス粒子の調製を行い、粒子集合体の形成などについて検討をしています。また、光などにより乳化－解乳化の制御が可能なヤヌス粒子の調製も行っています。

両親媒性分子の分子集合体形成に疎水性水和が与える影響の解明　

　両親媒性分子がミセルなどの分子集合体を形成する際に、両親媒性分子の疎水基近傍の疎水性水和が影響を与えていると考えられています。当研究室では、疎水性水和水の構造などについて検討を行い、疎水性水和が分子集合体形成に与える影響について検討を行っています。

担当する授業科目

1年後期

　　応用化学概論

2年後期

　　応用化学実験２、応用化学研究法

3年前期

　　応用化学実験３、界面化学、無機合成化学、生化学

3年後期

　　ゼミナール、触媒化学、機器分析学２

大学院春学期

　　表面・界面化学特論、機器分析特論１、無機材料化学特論

大学院秋学期

　　固体材料化学特論