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特集　モルフォロジクス：形がつくる新しいセラミックスと機能

近年，ナノスケールに及ぶ材料形態の制御が可能となり，0～3次元に対応して，ナノ粒子，ナノロッド，ナノシートやナノ・メソ多孔材料，超低密度材料などの作製技術が確立されつつある．本特集では，形態の制御された物質・材料や形が織りなす新しい機能について紹介する．　（特集担当委員：長田　実）

■ モルフォロジクス：材料の「かたち」と「はたらき」を紐解く科学

中西　和樹

化学組成や物性の異なる様々な材料の形態と機能の関係について、離散的に蓄積されてきた学術的成果を、「かたち」と「はたらき」をキーワードに統合しようとする試み「モルフォロジクス（Morpho-Logics）」の目指す内容を紹介する。

■ 分子設計に基づくシロキサン系材料の精密構造・形態制御

山本　瑛祐・下嶋　敦・黒田　一幸

シロキサン系分子の精密合成に基づく多様なナノ構造体の作製や、アルコキシシランの選択が導くメソ構造体の形態制御について、筆者らの最近の研究を中心に紹介する。

■ 多孔性材料における微細孔の形態・配向制御と機能創出

髙橋　雅英

メソポーラスシリカや金属有機構造体は機能性ナノ物質の有用なホストであり、超高集積・多機能型デバイスの基幹材料として期待されている。本稿では，細孔形状や配列制御などの形態にもたらされる機能性について紹介する。

■ ナノ形態材料の短距離秩序の変調と誘起される機能

冨中　悟史

化学短距離秩序は多くの材料で物性を支配する隠れた因子として注目されてきている。筆者はナノ材料では形が材料の化学状態も変えうる場合があり、形によって短距離秩序を制御することで物性を変調することが期待して研究をしている。その研究を例を含めて解説する。

■ 数理的均質化法に基づく材料微視構造のトポロジー最適化

加藤　準治

本稿は，均質化法に基づくマルチスケール構造解析手法を活用し，材料微視構造のトポロジー最適化を行った計算例について紹介する．ここでは，弾塑性材料や超弾性体を考慮した最適化問題とマルチフェーズフィールド法による結晶構造の最適化について言及する．

■ ナノ構造体の電子構造制御と構造－機能相間─高分子構造体を例として─

坂牛　健

共有結合性有機構造体や多孔性配位高分子の電子構造を制御する研究が注目を集めている。ここでは、これら有機物のみで構成された構造体と金属を含むものも含め、高分子構造体と呼び、それらの半導体・金属特性に関わる電子構造に注目する。さらに、高分子構造体が多様にその周期性・対称性を制御できることを利用し、それらの電子構造と電気化学特性を関連付けることで、高分子構造体における基礎的な構造-機能相関を明らかにしようとする研究を紹介する。

■ ナノスケールの積木細工─ナノブロックの集積による形態制御と機能開拓─

今井　宏明・松本　里穂

子どもが積木で遊ぶように、材料研究者はナノ結晶を一つずつ積み上げることで精巧な構造を作り上げようとしている。この解説では、ナノスケールの建築手法として、ナノブロックの自己集積と配列体の形態および機能について紹介する。

■ 2次元ナノシートの形態制御と機能材料への応用

長田　実

ポストグラフェンとして注目されるセラミックス系ナノシートを中心に、形態制御と機能材料への応用について紹介する。セラミックス系ナノシートは機能の宝庫であり、積層、空間構造を人工的に設計・構築することにより、単独のナノシートでは実現できない複合機能や協奏効果を発現する。

■ Ti系セラミックス多孔体の細孔構造制御と電極材料への転換

長谷川丈二・中西　和樹

Ti系セラミックス多孔体の作製手法に関して、チタニア(TiO₂)多孔体の還元とプレセラミックポリマー法の2つの合成アプローチについて紹介する。また、それらの電極材料への応用研究について概説する。

■ Sr-Fe系複合酸化物の自動車触媒材料への応用と形態制御

細川　三郎・別府　孝介・玉井　和樹・田中　庸裕

高機能自動車排ガス浄化触媒の開発に対して，ペロブスカイトユニットであるSrFeO_3−δの積層形態が制御されたSr₃Fe₂O_7−δの酸素貯蔵能および自動車触媒材料への応用に関する内容を概説する．また，自動車触媒への細孔や形状の付与に対する今後の期待についても述べる．