ブックタイトル日本結晶学会誌Vol57No3

概要

日本結晶学会誌Vol57No3

日本結晶学会誌57，184-190（2015）最近の研究から自己組織性イオン液体の設計に基づくジャイロイド構造の構築とその解析および応用東京農工大学大学院工学研究院生命機能科学部門一川尚広，大野弘幸東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻吉尾正史，加藤隆史Takahiro ICHIKAWA, Hiroyuki OHNO, Masafumi YOSHIO and Takashi KATO:Development of Gyroid Structures through the Design of Self-organizing Ionic Liquidsand Their ApplicationRecently, there has been increasing attention on the design of nanostructured materialshaving gyroid structures due to their unique three-dimensionally ordered structures. In this paper,bicontinuous cubic liquid crystal, one of representative materials that form gyroid structure, isdiscussed. There have been only a small number of researches on liquid-crystalline moleculesexhibiting thermotropic bicontinuous cubic phases, and therefore it is difficult to design bicontinuouscubic liquid crystals. We have succeeded in overcoming the difficulty by introducing designabilityof ionic liquids into liquid crystal design. In this paper, we describe self-organizing ionic liquids thatshow bicontinuous cubic liquid-crystalline phases. Furthermore, their potential application as novelnanochannel materials is described.1．はじめに1.1イオン液体とは有機塩の融点はカチオンとアニオンの組み合わせにより大きく変化し，適切なイオンペアを選択することで融点またはガラス転移温度を常温以下にまで下げることが可能である．このような低融点の有機塩の中でも，常温以下において液体状態で存在するものが“イオン液体”として脚光を浴び始めた．1）例えば，イミダゾリウム塩・アンモニウム塩・ピリジニウム塩・ホスホニウム塩はイオン液体を形成する代表的な塩群である．イオンのみからなる液体であるため，難揮発性・難燃性・高イオン伝導性などの魅力的な特徴を多々有している．そのため，電池電解質材料への応用展開を皮切りとし，難溶性2），3高分子を溶かすための溶媒）・タンパク質の長期保存4溶媒）・ガス分離材料5）など幅広い分野において研究が進められている．イオン液体中の構成イオンは部分的にクラスターを形成しているが，ほとんどは無秩序状態であり，等方的な液体状態で存在する．近年では，イオン液体中において非周期性ではあるがナノレベルで相分離したクラスター構造がシミュレーション6）やX線散乱測定7）・原子間力8顕微鏡）などによって確認され始めている．「有機塩の結晶性を下げる」というアプローチに基づきデザインされてきたイオン液体の設計指針に逆行し，構成イオンの位置秩序または配向秩序を保持する有機塩を作製することは大変興味深い展開である．前者は柔粘性結晶状態を形成し，後者は液晶状態を形成する．本原稿においては液晶性を示すイオン液体に着目して，その構成イオンの設計から機能展開について述べる．柔粘性結晶に関しては，ここでは述べないので興味のある読者は原著論文などを参考にされたい．9）1.2ナノ相分離液晶非相溶の分子骨格を連結することで設計されたブロック分子は，分子レベルでの相分離を駆動力として自己組織化する．液晶が形成するナノ相分離構造は，体系的に図1に示したレイヤー状のスメクチック相，三次元的なチャンネルドメインとそれを覆うドメインからなる双連図1ナノ相分離液晶構造.（Nanosegregated liquid-crystallinestructures.）184日本結晶学会誌第57巻第3号（2015）