材料科学：原子ステンシル法によるパッチ状ナノ粒子
Nature 646, 8085 doi: 10.1038/s41586-025-09605-8
マスクの上から塗料を塗ることよってパターンを形成するステンシル法は、芸術、建築、製造において普遍的な応用がある。現代のトップダウン型微細加工法はマスクのサイズを10 nm未満まで小型化することに成功し、それにより、現在の最速のコンピューターチップのような、これまでになく小さなマイクロデバイスが可能になっている。一方、化学結合や物理的相互作用を用いたボトムアップ型のマスキングは、低コスト、溶液処理性、スケーラビリティー、複雑で湾曲した三次元（3D）表面への高い適合性という利点があるにもかかわらず、ほとんど未開拓である。今回我々は、表面に吸着するヨウ化物サブモノレイヤーを用いてマスクを形成し、マスクのない領域に「塗料」としてリガンド媒介グラフト化ポリマーを配してパッチ状のナノ粒子（NP）を作製する、原子ステンシル法を報告する。我々は、この手法を用いて、ポリマーパッチをコートした20種類以上のNPを高収率で合成した。ポリマースケーリング理論と分子動力学（MD）シミュレーションの結果から、ステンシル法と、ポリマーのエンタルピー効果とエントロピー効果の相互影響によって、これまで報告されたことのないパッチ状粒子形態が生じることが示された。ポリマーパッチが形成されたこうしたNPは、パッチが非常に均一なので、自己集合して、さまざまな非最密充填超格子を含む広範な結晶を形成する。我々は、原子ステンシル法が、NPなどの基材へのナノメートルの長さスケールのパターン形成に新たな道を開き、標的化送達、触媒反応、マイクロエレクトロニクス、集積メタマテリアル、組織工学などの広範な応用に向けた、化学、反応性、相互作用の精密制御につながると提案する。
