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化学

2026.06.01

"溶かさない界面活性剤"で酸化物ナノシートを自在设计 组成制御の指针を确立、次世代ナノ材料开発への応用に期待

【ポイント】

?固相界面活性剤注1)を利用した二次元酸化物合成において、これまで経験的だった「组成制御」の设计原理を体系化。
?酸化セリウム(颁别翱2)ナノシート注2)に対し、希土類元素(レアアース)(La, Pr, Sm, Gd, Yb, Y, Sc)を精密にドープできることを実証。
?界面活性剤结晶中への元素取り込みはイオン半径に强く支配され、その后のナノシート形成过程では金属错体の反応性が组成変化を决定することを発见。
?固相界面活性剤法を、単なる経験的合成法から「组成设计可能なナノシート合成プラットフォーム」へ発展。
?エネルギー材料?触媒?イオン伝导材料など、次世代酸化物ナノ材料设计への応用が期待。

 

杏Map未来材料?システム研究所(IMaSS)の伊東 健太郎 博士後期課程学生、山本 瑛祐 助教、長田 実 教授らの研究グループは、あえて溶かさない固相界面活性剤を鋳型として利用する独自の二次元材料合成法を発展させ、非层状酸化物ナノシートの组成を精密に制御するための设计指针を确立しました。近年、酸化物ナノシートは电子材料?触媒?エネルギー変换材料として注目を集めています。しかし、従来のナノシート合成法では、组成を自在に制御することが难しく、特に「非层状酸化物」に対する精密ドーピング技术はほとんど确立されていませんでした。本研究では、界面活性剤と金属イオンから形成される「固相结晶」を反応场として利用することで、酸化セリウムナノシートへの希土类元素ドーピングを系统的に调査しました。その结果、前駆体となる固相界面活性剤结晶では、金属イオンの取り込み量が単纯な仕込み组成ではなく、イオン半径に基づく选択的取り込みによって决定されることを明らかにしました。さらに、その后のナノシート形成过程では、金属错体の反応性の违いによって组成が変化することを発见しました。研究グループは、これら二つの効果を制御することで、目的组成を持つ酸化物ナノシートを実现しています。本成果により、固相界面活性剤法は経験的な合成法から、组成を自在に设计可能な合成プラットフォームへと発展しました。
本研究成果は、2026年5月19日付(日本時間)米国科学誌『Advanced Science』に掲載されました。

 

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【用语説明】

注1)界面活性剤 :
分子内に亲水的な官能基と疎水的な官能基を有する両亲媒性物质。クラフト点と呼ばれる水和结晶の融点以下の温度で固相の结晶として析出する。
注2)ナノシート:
原子1层、数层からなる物质。代表的な物质として、グラフェン、六方晶叠狈、迁移金属カルコゲナイド(惭辞厂2、奥厂2など)がある。

 

【论文情报】

雑誌名:Advanced Science
論文タイトル:Tailored Synthesis of Doped Non-Layered Oxide Nanosheets Using Designed Solid-State Surfactants
著者:Kentaro Ito, Eisuke Yamamoto*(杏Map助教), Kohei Hayashi, Daiki Kurimoto, Makoto Kobayashi, and Minoru Osada* (杏Map教授)
顿翱滨:10.1002/补诲惫蝉.75720
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【研究代表者】