Letter
材料科学：冷却すると中間回転体相の形成を経て起こる油滴の自己整形
Nature 528, 7582 doi: 10.1038/nature16189
対称性の破れや形状変換の基礎となる化学的機構や物理的機構を明らかにすることは、形態形成を理解する上でカギとなる。生物系に似た制御能力と複雑さを備えた人工構造体を合成しようとするなら、エネルギー効率と材料効率に優れたボトムアップ型のプロセスでさまざまな形状の構成要素を作り、そうした構成要素がさらに集合して階層構造を形成できる必要がある。トップダウン型のリソグラフィー処理は、微粒子を生成する際に高度な構造制御が可能だが、生産性が限られるという代償を伴う。逆に、ボトムアップ型の粒子合成は、トップダウン型と比較して材料効率とエネルギー効率が高いが、実現可能な形状に限りがある。直鎖炭化水素は、凍結前に一連の可塑性の準安定回転相を経ることが知られている。今回我々は、適切な冷却プロトコルを用いることによって、こうした相転移を活用して炭化水素液滴の変形を制御した後、固体粒子に凍結させ、永続的にその形状を維持できることを示す。冷却すると、液滴は自発的に形状対称性を数回破り、内部相転移プロセスに起因する一連の定まった複雑形状を経て変形する。このようにして、マイクロメートルサイズの八面体、さまざまな板状多角形、O字形、直径1 μm以下のファイバーなどの粒子を作った。こうした粒子を選択的に凍結させると、対応する固体粒子を得ることができる。この機構から、最小限の分子状構成要素の系から複雑な形態形成を実現する手掛かりが得られる。
