磁性ナノ粒子のクラスター形成
Clusters of the Magnetic Nanoparticle
総合化学メーカーにおける商品開発には，コロイド，界面活性剤，高分子，溶媒などからなる形成される商品がある。このような材料フォーシュミレーションは，溶解，分散，凝集，相平衡，相分離1）といった材料の特性を，塗布・乾・反応といった非平衡系で理解し，商品を設計しなくてはならない。
磁性ナノ粒子のクラスター形成において，エマルションを構造形成の場として，新たな機能性マテリアルアルの創出を試みた。疎水界面を持つ磁性ナノ粒子を用いて，ヘキサンを溶媒とし，そこにSOW タイプのエマルションを形成する2）。磁性ナノ粒子の粒径を均一にすることで，液中乾燥法により，コロイドクリスタルを形成させることができる。液中乾燥法の有機溶媒の除去速度により，構造体がコロイドクリスタルタイプ（図A），アモルファスタイプ，トロイダルタイプ（図B）と興味深い構造を二次凝集体粒子として形成される。さらに，磁性ナノ粒子，高分子，溶媒の相互作用により，更なる興味深い構造形成がなされる。この系には，磁性ナノ粒子，直鎖状ポリスチレンに良溶媒なクロロホルムを用いることにより，その量比にから，ポリスチレンコアを磁性粒子が単層（図C）／多層コートした複合体を形成することができる。一方，クロロホルムとヘキサンの混合溶媒を有機層にしたSOW エマルションにおける液中乾燥おいては，ポリスチレンコア粒子の半面だけを磁性ナノ粒子が覆うJanus 型構造を有するクラスターを形成する（図D）。その他，磁性粒子自身の表面修飾によるJanus 型粒子のクラスター形成に関して研究を行っている3）。
1） a）T. Isojima et al., J. Chem. Phys. 1999, 111, 9839; b）T. Isojima et al., J. Chem. Phys. 2000, 113, 3916.
2） T. Isojima et al., Langmuir 2009, 25, 8292.
3） T. Isojima et al., ACS NANO 2008, 2, 1799.
五十島健史 三菱ケミカル株式会社