ナノスケール材料：エントロピー駆動型ナノシート成長のプログラミングによる機能性複合材料

ナノ材料は、技術的に実現可能となるように体系的に設計する必要がある。現在の設計は、分子間相互作用の最適化を原動力としているが、新たな化学的機能性を組み込むにはあまりにも柔軟性がなく、集積化の過程で条件の差を緩和できない。構成要素や処理の広範にわたる最適化にもかかわらず、要求される特徴サイズや化学的性質を伴うナノ構造を実現することは困難である。また、ナノからマクロの階層にまたがる成長をプログラムすることも、不可能ではないものの依然として難題である。このような限界に対処するには、エントロピー駆動型の集合に移行して高エントロピー合金に見られるような設計の柔軟性を獲得するとともに、ナノ材料の成長をプログラムして、目標の特徴サイズを処理中の系の可動性に速度論的に一致させることが望ましい。今回我々は、ブロック共重合体を用いた超分子、低分子、ナノ粒子から構成される三元複合ブレンドにおいて、ミクロ成長の次にナノ成長という順序に従うことで、欠陥密度が0.056 μm⁻²未満で欠陥型の制御効率が約98％の、200層を超えるナノシート（シート厚125 nm）の積層からなる高性能バリア材料の作製に成功した。一般的な認識とは異なり、ポリマー鎖の絡み合いは、長距離秩序の実現、作製工程の加速（30分未満）、そして多層フィルム技術を前進させる特定の要件の充足に有利である。今回の研究は、自己集合のシステム工学を通して実験室のナノ科学をナノテクノロジーに転換することの実現可能性、必要性、無限の可能性を例示している。

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