材料科学：ダブルジャイロイド・ブロックコポリマーのソフトマター結晶におけるメソ原子ひずみの観察
Nature 575, 7781 doi: 10.1038/s41586-019-1706-1
超分子ソフト結晶は、複雑な構成要素の階層的集合によって形成される周期的構造であり、多種多様な「ソフトマター」系において生じる。そうしたソフト結晶は、「ハードマター」原子固体結晶の基本的特徴（三次元格子や空間群など）や特性（バンド構造や波動伝播）の多くを示す。これは、ソフト結晶とハード結晶のどちらにも、対称性に基づく共通の原理が根底にあるからである。ソフトマター結晶の「メソ原子」構成要素は分子群からなり、そのサブ単位胞の配置は、単位スケールを超えた対称性と強く結び付いている。今のところ、ソフトマターの詳細な局所構造の特徴付けや、特にマルチスケール再構成可能性の効果の定量化を高い忠実性で行う実験手法は、かなり限られている。今回我々は、スライスアンドビュー顕微鏡法を適用して、溶液キャスト法で作製したブロックコポリマー・ダブルジャイロイドのマイクロメートルスケールのドメイン形態を大試料体積にわたって再構成することによって、その超単位胞とサブ単位胞の形態を明確に特徴付けた。今回のマルチスケール解析によって、力に応答した構造緩和の点で、このダブルジャイロイドソフト結晶とハード結晶との間に過小評価されている定性的な違いがあること、すなわち非アフィンモードのサブ単位胞の対称性の破れが大寸法の複数単位胞にわたって一貫して維持されていることが明らかになった。ダブルジャイロイドネットワークは、結晶成長中に不可避な応力を受けると、ストラットの長さと直径が比較的柔軟に変化するため容易に変形を受け入れることができるが、角度形状が固定されて曲がりにくく、対称性を破る強いひずみの下でも局所相関は維持される。これらの特徴は、ハード結晶では長さが固定されて変化しにくく、角度が変化しやすいこととは非常に対照的である。
