ニオブ酸化物ナノシートコロイドの粒径と粒子間隔の制御

Control of the lateral size and interparticle distance of niobate nanosheet colloid

山口 大輔; 宮元 展義*; 小泉 智; 中戸 晃之*; 橋本 竹治

Yamaguchi, Daisuke; Miyamoto, Nobuyoshi*; Koizumi, Satoshi; Nakato, Teruyuki*; Hashimoto, Takeji

強相関超分子系の階層構造研究の一環として、ニオブ酸化物ナノシート(物質名KNbO)における液晶性の発現機構を詳細に調べた。ナノシートは厚み(結晶の単位層に相当)が一定値(1.8nm)であるのに対し、それと垂直方向の広がり(以下粒子径と記述)を数十mから数百nmの範囲で制御可能である。種々の平均粒子径を有するナノシートコロイド溶液の液晶性を小角中性子散乱法により評価し、平均粒子径が1m以上の場合にはシート粒子の配向に関する秩序(nematic構造)が優先的に発現する一方、平均粒子径が1m以下では粒子の配置に関する秩序(すなわち、規則的なシート間間隔)が優先的に発現することを解明した。この成果は構造が物性(液晶性)をコントロールしている例として非常に興味深い。

The structure of niobate nanosheet in aqueous colloidal suspension was investigated by small-angle neutron scattering. The nanosheet, obtained by the exfoliation of layered KNbO single crystal, has a regular thickness of 1.8nm, while its lateral size (L) is variable from 100nm to several m depending on the preparation process. The influence of L on the structure of the colloidal suspensions was examined in this study and following two results were elucidated. (1) when L was larger than 1m, the orientational order of nanosheet particles was prior to those of positional order, while (2) when L was smaller than 1m, the positional order of nanosheet particles was prior to those of orientational order. This is an intriguing example showing the fact that the structure of constituent nanosheet particles control the liquid crystalline nature of the colloidal suspensions.