2019/01/11
科学技术振兴机构（闯厂罢）
庆应义塾大学
东京大学大学院新领域创成科学研究科
JST 戦略的創造研究推進事業において、庆应义塾大学 理工学部の緒明 佑哉准教授、中田 弦徳大学院生（当時）らの研究グループは、東京大学 大学院新領域創成科学研究科の五十嵐 康彦さきがけ研究者らと共同で、層状構造をはがしてナノシートを合成するプロセスを、マテリアルズインフォマティクス（MI）により高収率化する手法を確立しました。
グラフェンに代表されるナノメートルスケールの厚さを持つ2次元ナノ材料（ナノシート）は、层状に积层した构造をバラバラにはがす（はく离する）ことで合成されてきました。ナノシート材料は、多くの表面を露出していること、柔软であること、形状に特有な性质を示す可能性など、さまざまな応用展开が期待され、近年注目されています。
しかし、このナノシートを作るための「はがす」プロセスは、层状物质を「こわす」ことでもあり、量产のための収率向上、特性にも関连したサイズや表面の状态の制御を行うことは容易ではありませんでした。
本研究グループは、无机层状物质の层の间（层间）にあらかじめ有机分子を导入した层状の有机无机复合体を作製し、これをさまざまな有机溶剤へ投入することで、层间の分子と有机溶剤の亲和性によって层状物质をバラバラにしてナノシートが得られないかを検讨してきました。
本研究では、层状构造を持つ酸化チタンに対し、层间有机分子と有机溶剤の组み合わせを约100通りに変化させた実験を行い、ナノシートの収率を决定付けている要因をデータ科学的手法の1つであるスパースモデリング）により抽出しました。この学习结果に基づき、层间有机分子と有机溶剤の81通りの未知な组み合わせで、高収率にナノシートが得られる11通りの组み合わせを予测しました。この11条件で合成した结果、4条件では10％を超えるさらに高い収率となりました。ナノシートを高収率で合成する组み合わせを最少の実験数で得る手法を、世界で初めて実証したといえます。
本研究で确立した酸化チタンナノシートの収率向上の手法は、さまざまなナノシート材料の构造制御や応用を加速させる上で重要となります。また本成果は、実験科学者も従来からの「自らの経験と勘」および「自らのデータ」に加え、惭滨を活用することによって、新しい物质?机能の设计や探索を加速させることができることを示しています。
本研究成果は、2019年1月10日（ドイツ時間）に国際科学誌「Advanced Theory and Simulations」のオンライン速報版で公開されます。
プレスリリース全文は、以下をご覧下さい。