(57)【要約】  超常磁性ナノ構造体材料の作製のため、両親媒性のブロック共重合体を、構造指示剤として使用する。まず、両親媒性のブロック共重合体を含有するブロック共重合溶液を作製する。次に、ゾルゲル前駆物質を、二酸化ケイ素前駆物質溶液を加水分解しさらに濃縮することにより作製する。さらに、鉄の前駆物質をブロック共重合体溶液若しくはゾルゲル前駆物質のそれぞれに加える。このゾルゲル前駆物質を、ブロック共重合体溶液に混合し、混成の無機ナノ構造材料を生成する。その後、溶媒を取り除き、個々のナノ構造体材料を作製する。さらに、このナノ構造体を焼成して、超常磁性ナノ構造体材料を作製する。結果的に得られる超常磁性ナノ構造体材料を、球状体、円柱状体、薄膜状体若しくはメゾポーラス構造の形状としても良い。【特許請求の範囲】
【請求項１】
超常磁性ナノ構造体を製造する方法であって、
ａ）両親媒性のブロック共重合体を含むブロック共重合体溶液を準備する工程と、
ｂ）シリコン含有化合物を含むゾルゲル前駆物質を準備する工程と、
ｃ）鉄の前駆物質を前記両親媒性ブロック共重合体溶液若しくは前記ゾルゲル前駆物質に加える工程と、
ｄ）前記ブロック共重合体溶液と前記ゾルゲル前駆物質とを混合し、混成の無機ナノ構造材料を作製する工程と、
ｅ）前記混成無機ナノ構造体材料から溶媒を取り除き、個々のナノ構造体材料を作製する工程と、
ｆ）前記ナノ構造体のそれぞれを焼成し、超常磁性ナノ構造体材料を作製する工程と、
を備える超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２】
前記両親媒性のブロック共重合体が、ポリ（イソプレン-ブロック-エチレンオキシド）ブロック共重合体、ポリ（エチレンプロピレン-ブロック-エチレンオキシド）ブロック共重合体、ポリ（ブタジエン-ブロック-エチレンオキシド）ブロック共重合体、ポリ（イソプレン-ブロック-エチレンオキシド-ブロック-イソプレン）ブロック共重合体、及びポリ（イソプレン-ブロック-エチレンオキシドブロック-メチルメタクリレート）ブロック共重合体からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３】
前記両親媒性ブロック共重合体は、ポリ（イソプレン-ブロック-ポリエチレンオキシド）ブロック共重合体であり、前記ポリ（イソプレン-ブロック-ポリエチレンオキシド）ブロック共重合体が、ポリイソプレン相及びポリエチレンオキシド相を有することを特徴とする請求項２記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項４】
前記混成無機ナノ構造体材料は、前記ポリエチレンオキシド相と前記ゾルゲル前駆物質とを２３ｖｏｌ％含むことを特徴とする請求項３記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項５】
前記ナノ構造体材料が、球状体であることを特徴とする請求項４記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項６】
前記混成無機ナノ構造体材料が、前記ポリエチレンオキシド相と前記ゾルゲル前駆物質とを２６−３５ｖｏｌ％含むことを特徴とする請求項３記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項７】
前記ナノ構造体材料のそれぞれが、円柱状体であることを特徴とする請求項６記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項８】
前記混成無機ナノ構造体材料が、前記ポリエチレンオキシド相とゾルゲル前駆物質とを４０−５５ｖｏｌ％含むことを特徴とする請求項３記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項９】
前記ナノ構造体のそれぞれが、薄膜状体であることを特徴とする請求項８記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記混成無機ナノ構造体材料が、前記ポリエチレンオキシド相と前記ゾルゲル前駆物質とを６０−６２ｖｏｌ％含むことを特徴とする請求項３記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記ナノ構造体のそれぞれが、メゾポーラス材料であることを特徴とする請求項１０記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記混成無機ナノ構造体材料が、前記ポリエチレンオキシド相と前記ゾルゲル前駆物質とを６５−７５ｖｏｌ％含むことを特徴とする請求項３記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記ナノ構造体のそれぞれが、メゾポーラス材料であることを特徴とする請求項１２記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記焼成工程が、少なくとも５５０℃で行われることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記溶媒除去工程が、前記混成無機ナノ構造体材料のフィルムを形成することにより前記溶媒を蒸発させることを含むことを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記溶媒除去工程が、前記混成無機ナノ構造体材料にトルエンを加えることを含むことを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１７】
前記鉄前駆物質が、前記ブロック共重合体溶液に加えられることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１８】
前記鉄前駆物質が、鉄アルコキシドであることを特徴とする請求項１７記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項１９】
前記鉄アルコキシドが、鉄エトキシドであることを特徴とする請求項１８記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２０】
前記鉄前駆物質が、鉄塩であることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２１】
前記ゾルゲル前駆物質を準備する工程が、さらに、アルミニウム含有化合物を混合することを含んでいることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２２】
前記アルミニウム含有化合物が、アルミニウムアルコキシド化合物であることを特徴とする請求項２１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２３】
前記アルミニウムアルコキシド化合物が、アルミニウム-トリ-ｓｅｃ-ブトキシドであることを特徴とする請求項２２記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２４】
前記シリコン含有化合物が、３-グリシドキシ-プロピルトリメトキシレンであることを特徴とする請求項２３記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２５】
ゾルゲル前駆物質に塩を加える工程をさらに備えることを特徴とする請求項２４記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２６】
前記塩が、塩化カルシウムであることを特徴とする請求項２５記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２７】
前記シリコン含有化合物が、３-グリシドキシ-プロピルトリメトキシレンであることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２８】
前記シリコン含有化合物が、シリコンアルコキシドであることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項２９】
前記シリコンアルコキシドが、テトラメトキシレン若しくはテトラエトキシレンであることを特徴とする請求項２８記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３０】
前記超常磁性ナノ構造体材料が、超常磁性メゾポーラス材料であることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３１】
前記ブロック共重合体溶液を準備する工程が、非水溶性溶媒内に前記両親媒性ブロック共重合体を溶解することを含むことを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３２】
前記非水溶性溶媒が、乾燥したテトラハイドロフラン及びクロロホルムを含有する溶液であることを特徴とする請求項３１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３３】
前記シリコン含有化合物及び前記アルミニウム含有化合物が、９０：１０の比で存在することを特徴とする請求項２１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３４】
前記ゾルゲル前駆物質を準備する工程が、水溶性の溶液中に前記シリコン含有化合物を混合することを含むことを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３５】
前記ゾルゲル前駆物質に塩を加える工程をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３６】
前記塩が、アルカリハロゲン化物塩若しくはアルカリ金属塩であることを特徴とする請求項３５記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３７】
前記塩が、塩化セシウム若しくは塩化カルシウムであることを特徴とする請求項３６記載の超常磁性ナノ構造体の製造方法。
【請求項３８】
超常磁性を有する二酸化ケイ素ナノ構造体を含むことを特徴とする超常磁性ナノ構造体材料。
【請求項３９】
前記二酸化ケイ素のナノ構造体材料が、メゾポーラス材料であることを特徴とする請求項３８記載の超常磁性ナノ構造体材料。
【請求項４０】
前記二酸化ケイ素のナノ構造体材料が、球状、円柱状若しくは薄膜状の形状を有することを特徴とする請求項３８記載の超常磁性ナノ構造体材料。
【請求項４１】
前記二酸化ケイ素のナノ構造体材料が、アルミノケイ酸塩ナノ構造体材料であることを特徴とする請求項３８記載の超常磁性ナノ構造体材料。
【請求項４２】
前記アルミノケイ酸塩ナノ構造体材料が、メゾポーラス材料であることを特徴とする請求項４１記載の超常磁性ナノ構造体材料。
【請求項４３】
前記アルミノケイ酸塩ナノ構造体材料が、球状、円柱状、若しくは薄膜状の形状を有することを特徴とする請求項４１記載の超常磁性ナノ構造体材料。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連する出願との相互参照）
本出願は、３５Ｕ.Ｓ.Ｃ.１１９（ｅ）の下、２００１年４月１３日出願のＵ.Ｓ.仮出願番号６０／２８３,３５４の利益を請求する。本明細書において、その内容を引用している。
【０００２】
（発明の背景技術）
１．発明の技術分野
本発明は、超常磁性ナノ構造材料及びその製造方法に関する。
【０００３】
２．背景技術情報
生物組織の分子構造に向けて合成材料を設計することは、有効な概念である。生物組織を検出若しくはターゲットするために、これらの合成材料を生物組織に有効に結合しても良い。１０ｎｍ程度の原子長レベルに近い大きさで製造された合成材料は、特に興味深いものである。それは、この値が、重要な生物プロセス及びメカニズムが起こる最低の限界点であるからである。長さが５ｎｍに近い磁性材料粒子を合成することは、特に興味深いことである。磁性材料粒子を、生物分子の検出のためのマーカーとして使用してもよいし、または、感染した生物組織をターゲットするための薬品デリバリーシステムにおいて使用してもよい。粒子の磁性特性を利用して、検出やターゲット動作をモニターし、又は、制御しても良い。また、医療分野からの要請により、磁性材料は、腫瘍処置方法で使用する放射性核種のための指示デリバリー材として使用される。さらに、探知技術及び分離技術において、磁性材料を利用しても良い。例えば、特定の生物分子の認識部位、細胞若しくはタンパク質を用いて磁性材料粒子の表面に機能を付与し、磁場を使って、流体媒質をわけることにより抗体を見つけることができる。
【０００４】
超常磁性体粒子は、磁場が存在する場合にのみ磁性を示すことは、よく知られている。よく制御された形状、大きさ及び組成を有する超常磁性ナノ構造は、他の多くの分野と同様生物分野においても有用である。超常磁性材料ナノ構造体は、凝塊形成の心配なく、生物流体の中に容易に導入することができる。この凝塊形成は、他の超常磁性でない粒子若しくはナノ構造体において存在する強磁性の磁力により、引き起こされる。さらに、超常磁性材料ナノ構造体の存在の有無、位置を、磁場を用いて検出することができる。
【０００５】
鉄ケイ酸エステルは、臨界大きさ以下で超常磁性特性を示す。１９８０年代初頭に、鉄ケイ酸エステルの研究により、様々な焼成温度における鉄原子の有用な初期情報及び限定されているけれども磁気特性の研究成果が得られた。さらに、これらの早期の研究により、バルク状の鉄ケイ酸エステルを製造するための合成法が改良され、それにより、金属アルコキシド、特に、鉄トリエトキシド及び鉄トリプロポキシドが、シリコン前駆物質に混合され、塩化鉄（ＦｅＣｌ３）や、鉄硝酸エステルのような有機塩などの最も一般的な鉄塩が使用されるようになった。１９９０年代後半になると、バルク状の鉄ケイ酸エステル混合物に関して、より広範な磁性測定が報告された。二酸化ケイ素前駆物質及び鉄アルコキシド若しくは鉄塩を含むいくつかのシステムにより、γ-Ｆｅ２Ｏ３（マグヘマイト）の相が形成される。ここで、γ-Ｆｅ２Ｏ３（マグヘマイト）の相は、バルク形状においては、強磁性である。ケイ酸エステル内に見られるこのγ-Ｆｅ２Ｏ３粒子は、強磁性の臨界大きさ以下であるが、しかしながら、複合材として超常磁性挙動を示す。サイズの分布が４−６ｎｍと狭い超常磁性の鉄（III）のナノ粒子は、鉄塩の含有量を変化させて作製された。強磁性への転移は、温度を低くすると、また、粒子サイズを増加させると起こることがわかった。Ｆｅ２Ｏ３の濃度が低い場合、粒子サイズが５ｎｍのとき、この転移が起こることが示された。多くの研究では、二酸化ケイ素の混合物に対する熱処理によって磁化が最大になるという効果が示されている。２つのファクターが、鉄ケイ酸塩の磁気モーメントを予測するのに役立つ。即ち、二酸化ケイ素に対する鉄濃度、及び温度処理の内容である。研究により、鉄の含有量を最大にし、焼成温度を６００−９００℃の範囲で維持することにより、マグヘマイト、γ-Ｆｅ２Ｏ３の量が増加し、高い磁気モーメントが発生することが示された。これまで、超常磁性材料粒子を形成する従来技術は、球状粒子の形成に限られてきた。
【０００６】
反磁性のアルミノケイ酸塩のメゾ構造は、ブロック共重合相から合成されてきた。３−グリシドキシプロピルトリメトキシレンやアルミニウム-ｓｅｃ-ブトキシドのような無機物の前駆物質の分率を増加させることによって、予期されたブロック共重合体の組織は、約２０ｎｍの長さスケールで相が分離していることが示されている。後の研究で、この方法は、シングルナノ構造体を製造するにまで発展した。ブロック共重合の親水性部分は、無機相に浸されており、一方疎水性部分は、第二の相を形成する。その後、有機溶剤により、バルクの材料を溶解することにより、「髪の毛」のような構造体が形成される。形状、大きさ、組成が制御されたアルミノケイ酸塩の球状体、円柱状体、板状体を、高温（〜６００℃）で加熱する。しかし、これらの様々な形状を有する超常磁性ナノ構造体材料を製造することに関しての報告はない。特に、超常磁性を示すメゾポーラスナノ構造体の製造に関しての報告はない。ここで、メゾポーラスナノ構造体は、ろ過プロセスにおける構造体及び触媒材料としての構造体として用いることができる。
【０００７】
特定のトリブロック共重合反応系を使用して、ブロック共重合体構造の方向に磁性ナノ構造体を重合することについてのいくつかの成功例が報告されている。溶液中のブロック共重合の球状体に関する化学変化により、鉄が、選択されたトリ-ブロック共重合体のコアの中に析出される一方、球状体の完全性が維持される。ナノ球状体サイズは、４−１６ｎｍの範囲にあり、良好な磁気特性を示す。均一な磁性ナノ球状体から形成される磁性ナノロッドに関して、報告された構造および研究から、他の興味深い問題がわかってきた。ロッド状の磁性ナノ構造体では、形状の異方性による効果がもたらされる。ある方向に沿ってより容易に磁化された場合は、形状の異方性が存在する。ロッドにおいては、長い軸は、短い軸より、容易に磁化される。形状の異方性が存在することにより、より多くのナノロッドのモーメントが配向され、より大きな全体モーメントが得られる。即ち、球状体に限らず超常磁性体ナノ構造材料は、有利な効果を有する。
【０００８】
また、両親媒性のブロック共重合体を構造指示剤として使用し、ナノ構造体を作製することは、よく知られている。しかし、ナノ構造体を作製する場合の従来の試みにおいて、製造されたナノ構造体の磁性に絞ったものはない。特に、両親媒性のブロック共重合体を使用して、超常磁性ナノ構造材料を製造することは研究されていない。
【０００９】
（発明の要約）
超常磁性ナノ構造体材料は、両親媒性のブロック共重合体を使用して製造される。この両親媒性ブロック共重合体は、ＡＢ、ＡＢＡ若しくはＡＢＣの形態を有し、構造指示剤として使用される。この製造方法は、超常磁性ナノ構造体材料の形成及び組成を制御して、先例のない構造を制御する点で特有である。従来技術は、球状粒子に限られているが、本発明の方法では、円柱状体および薄膜状体まで拡張することができる。本発明の方法を使用して、超常磁性を示すメゾポーラスナノ構造体を製造することが最も重要である。これらのメゾポーラスナノ構造体は、ろ過装置及び触媒材料として有用である。
【００１０】
両親媒性のブロック共重合体を含むブロック共重合体溶液を調整することにより、超常磁性ナノ構造体材料を作製する。ブロック共重合体は、ＡＢ、ＡＢＡ若しくはＡＢＣの形態をとり、その構成要素の一つは親水性の重合体である。好ましい実施の形態において、ポリ（イソプレン-ブロック-ポリエチレンオキシド）を非水溶性の溶媒に溶解することにより、上記両親媒性ブロック共重合体溶液を作製する。このポリ（イソプレン-ブロック-ポリエチレンオキシド）は、ＰＩ-ｂ-ＰＥＯと表記しても良い。その後、二酸化ケイ素前駆物質溶液を水溶性の溶液中で作製することが好ましい。この二酸化ケイ素前駆物質を加水分解しさらに濃縮して、ゾルゲル前駆物質を生成する。ある好ましい実施の形態では、アルミニウム含有化合物を二酸化ケイ素前駆物質溶液に混合し、さらに、鉄の前駆物質を、ブロック共重合体若しくはゾルゲル前駆物質に添加する。ある好ましい実施の形態では、鉄アルコキシドをブロック共重合体溶液に添加する。ゾルゲル前駆物質をブロック共重合体溶液に混合して、混成の無機ナノ構造体材料を作製する。溶媒を、混成の無機ナノ構造体材料から取り除き、個々のナノ構造体材料を作製する。このナノ構造体材料のそれぞれを焼成し、超常磁性ナノ構造体材料を作製する。また、ある好ましい実施の形態では、この超常磁性ナノ構造体材料は、超常磁性のアルミノケイ酸塩ナノ構造体材料である。結果として得られる超常磁性ナノ構造体材料は、好ましくは、球状体、円柱状体若しくは薄膜状体であるけれども、最も好ましい形状は、メゾポーラス材料である。
本発明の特徴及び利点は、添付の図面と共に、次の好ましい実施の形態の詳細な説明から明らかになる。
【００１１】
（好ましい実施の形態の詳細な説明）
ＡＢ、ＡＢＡ若しくはＡＢＣの形態を有する両親媒性のブロック共重合体を構造指示剤として使用し、超常磁性ナノ構造体材料を作製する。両親媒性ブロック共重合体を含有するブロック共重合体溶液と、それとは別に二酸化ケイ素ゾルゲル前駆物質とを調整する。鉄の前駆物質を、ブロック共重合体溶液若しくはゾルゲル前駆物質に添加する。ブロック共重合体溶液及びゾルゲル前駆物質を混合し、ナノ構造体材料を作製する。その後、このナノ構造体材料を焼成し、超常磁性ナノ構造体材料を作製する。
【００１２】
ある好ましい実施の形態では、構造指示剤を、ＡＢ、ＡＢＡ若しくはＡＢＣの形態を有する様々な両親媒性ブロック共重合体から選択しても良い。そのような両親媒性ブロック共重合体の具体例として、ポリ（イソプレン-ブロック-エチレンオキシド）ブロック共重合体（ＰＩ-ｂ-ＰＥＯ）、ポリ（エチレンプロピレン-ブロック-エチレンオキシド）ブロック共重合体（ＰＥＰ-ｂ-ＰＥＯ）、ポリ（ブタジエン-ブロック-エチレンオキシド）ブロック共重合体（ＰＢ-ｂ-ＰＥＯ-ＰＩ）、ポリ（イソプレン-ブロック-エチレンオキシドｂ-イソプレン）ブロック共重合体（ＰＩ-ｂ-ＰＥＯ-ＰＩ）、ポリ（イソプレン-ブロック-エチレンオキシド-ブロック-メチルメタクリレート）ブロック共重合体（ＰＩ-ｂ-ＰＥＯ-ｂ-ＰＭＭＡ）が挙げられるが、これらに限定されるというものではない。さらに、好ましい両親媒性ブロック共重合体は、上記ブロック共重合体のうちＰＥＯが適切な親水性共重合体に置換されたものも含まれる。
【００１３】
超常磁性ナノ構造体材料は、ブロック共重合体の親水性部（例えば、好ましい実施形態のＰＥＯ部分）を、ゾルゲル前駆物質で選択的に膨張させることにより製造する。このゾルゲル前駆物質は、親水性共重合体に対してのみ、分子的な相溶性を示す。両親媒性のブロック共重合体は、非水溶性の溶媒に溶解し、ブロック共重合体溶液を調整することが好ましい。初めに、シリコン含有化合物を含む二酸化ケイ素前駆物質溶液を調整することにより、ゾルゲル前駆物質を作製する。このシリコン含有化合物は、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシレン（ＧＬＹＭＯ）、テトラメトキシレン（ＴＭＯＳ）、テトラエチオキシレン（ＴＥＯＳ）などのシリコンアルコキシドである。シリコン含有化合物を、アルミニウム含有化合物（例えば、アルミニウムアルコキシド、最も好ましくはアルミニウム-トリ-ｓｅｃ-ブトキシド）に混合してもよいし、若しくは混合しなくても良い。アルミニウム含有化合物を二酸化ケイ素前駆物質溶液に添加する場合、プロセスの最後で鉄の相を混合するために、シリコン含有化合物及びアルミニウム含有化合物の比は９０：１０であることが好ましい。この好ましい比により、プロセスが完全に完了した後、より多く鉄が充填され、架橋されたセラミックゲルを維持することができる。好ましくは、二酸化ケイ素前駆物質溶液は、水溶性の溶液である。二酸化ケイ素前駆物質溶液を、加水分解及び濃縮し、ゾルゲル前駆物質を生成する。ある実施の形態では、およそ５０分間、この二酸化ケイ素前駆物質溶液を加水分解及び濃縮する。ゾルゲル前駆物質は、磁性を帯びた鉄の相を有する二酸化ケイ素マトリクスを含む。鉄の相は、主としてγ-Ｆｅ２Ｏ３即ち酸化鉄などの磁気的に活性のものから形成される。塩をゾルゲル前駆物質に添加して、表面電荷をシールドしても良い。このシールドは、親水性共重合体内でゾルを良好にゲル化するために行う。この塩は、後で形成される酸化鉄の沈殿のための核形成部位として作用し得る。ゾルゲル前駆物質に加える塩の具体例としては、塩化カルシウムや塩化セシウムなどのアルカリハロゲン化物若しくはアルカリ金属塩が挙げられるが、これらに限られるということはない。好ましい実施の形態では、塩化カルシウムのような塩を、ＧＬＹＭＯやアルミニウム-トリ-ｓｅｃ-ブトキシドを含有するゾルゲル前駆物質に加え、ゲル化を改善する。また、鉄前駆物質を、ブロック共重合体溶液若しくはゾルゲル前駆物質に添加する。この鉄の前駆物質が鉄のアルコキシドである実施の形態では、この鉄の前駆物質をブロック共重合体に添加する。濃縮された酸化鉄の相の沈殿を抑えることができるように、鉄の濃度を十分低くする。結果として得られる材料は、ナノ構造体材料の中に分子的に混合された鉄の相を含有する。その後、混成の無機ナノ構造内の溶媒を取り除く。トルエンのような溶媒中に材料を溶解し、バルクの材料をナノ構造体材料に分離させることにより、若しくは、フィルムを形成して溶媒を蒸発させることにより、混成の無機ナノ構造材料内の溶媒を取り除く。上記トルエンは、好ましいＰＩ-ｂ-ＰＥＯブロック共重合において、非水溶性重合体であるポリ（イソプレン）に選択的に溶解する。
【００１４】
ナノ材料を５５０℃まで焼成することにより、二酸化ケイ素のマトリクス内でγ-Ｆｅ２Ｏ３沈殿物を形成し、超常磁性ナノ構造体材料を作製する。７５０℃まで熱処理することにより、より強い磁気モーメントが得られるという好結果を得ることができる。使用される両親媒性ブロック共重合体の分子量、及び単一組織内に加えられる無機ゾルゲル前駆物質の量により、超常磁性材料の大きさを５−１００ｎｍ間の特性長に調整しても良い。
【００１５】
図１は、例えば、鉄前駆物質を含有するＰＩ-ｂ-ＰＥＯのブロック共重合体を使用して、超常磁性ナノ構造体材料を作製することを表した図面である。本発明において、体心立方（ＢＣＣ）中間相２における純粋なブロック共重合体若しくは六方晶系円柱状中間相４における純粋なブロック共重合体を使用してもよい。図１は、好ましいブロック共重合体ＰＩ-ｂ-ＰＥＯの組織を示している。図１に示した純粋なブロック共重合体２、４は、黒い部分においてＰＩ相を、濃いグレー部分においてＰＥＯ相を示している。ＰＩに対するＰＥＯの共重合体ブロックの比率を増加させることにより（概して１７−４６重量％のＰＥＯ）、六方晶系円柱状中間相４とすることができる。両組織を使用して、以下に示すような様々な構造を作製しても良い。より多くの量の無機ゾルゲル前駆物質を、母体となる純粋な共重合体に加えて、純粋なブロック共重合体システムにおいて見られるのと同様の中間相としても良い。しかし、六方晶系円柱状中間相４を使用した場合、「配管工のナイトメアー（plumber's nightmare）(ＰＮ)」組織、即ち複連絡組織（bicontinuous morphology）が見られるのみである。そこで、次の組織を作製するには、六方晶系円柱状中間相４ブロック共重合体を使用する。立方晶系相６は、無機のゾルゲル前駆物質を添加して、ＰＥＯ及び無機のゾルゲル前駆物質の体積分率およそ２３ｖｏｌ％とすることにより作製される。六方晶系円柱状相８は、無機のゾルゲル前駆物質を添加して、ＰＥＯ及び無機ゾルゲル前駆物質の体積分率を２６−３５ｖｏｌ％とすることにより作製される。薄膜状層１０は、無機ゾルゲル前駆物質を添加して、ＰＥＯ及び無機ゾルゲル前駆物質の体積分率を４０−５５ｖｏｌ％とすることにより作製される。ＰＥＯ及び無機ゾルゲル前駆物質の体積分率が６０−６２ｖｏｌ％に達すると、「配管工のナイトメアー」相１２があらわれる。ＰＥＯと無機ゾルゲル前駆物質の体積分率が６５−７５ｖｏｌ％の間に達すると、逆転した六方晶系円柱状相１４が作製される。参照のため、ブロック６、８、１０、１２及び１４は、黒い部分にＰＩ相を、明るいグレー部分にＰＥＯ及び無機相を示す。相６、８及び１０を、例えばトルエンのような溶媒により処理し、バルク材料を溶解し、無機のナノ構造体材料を分散させると、個々の球状体１６、円柱状体１８及び薄膜状体２０がそれぞれ作製される。ＰＩチェーンが、無機のナノ構造体材料に取り付けられたままの状態であるのは、ＰＥＯブロックが中に埋め込まれているためである。「配管工のナイトメアー」相１２をより高い温度で焼成し、有機成分を熱分解する。それにより、ＰＩにより占有されていたＰＮ無機マトリクス内に空の経路（channel）が残り、ＰＮメゾポーラス材料２２が作製される。逆転した円柱状相１４は、５５０℃の熱処理で熱分解され、無機のメゾポーラスマトリクス２４に空の経路が残る。少数相が無機である組織では、ナノ粒子が作製され、一方、無機物の豊富な組織では、メゾポーラス材料が作製される。
【００１６】
逆転した円柱状体若しくは「配管工のナイトメアー」組織を焼成することによって、超常磁性の高比表面積材料のような２重の機能を示す超常磁性メゾポーラス材料が作製される（図１参照）。材料の壁内に分散された酸化鉄を規則正しい細孔構造と組み合わせることにより、超常磁性メゾポーラス材料は、ろ過技術、分離技術に対する鍵となる。生物組織のろ過及び分離は、化学的に取り付けられた磁性球状体若しくは高比表面積を有する触媒を用いて行われる。
【００１７】
図２は、結果的に得られたナノ球状体及び円柱状体のＴＥＭイメージ（左）とＡＦＭイメージ（右）を示している。これらの画像は、バルクの共重合体を溶媒で溶解することにより、溶液中に個々の目的物を分散させることができることを示している。これは、出願で記載されたナノ粒子を使用するために必要である。
【００１８】
（実施例）
ポリ（イソプレン-ブロック-エチレンオキシド）ブロック共重合体（ＰＩ-ｂ-ＰＥＯ）を、従来のアニオン重合技術を利用して合成する。５重量％のブロック共重合体溶液を、乾燥したテトラハイドロフラン（ＴＨＦ）とクロロホルムが半々の溶液で調整する。鉄エトキシドを、ブロック共重合体溶液中に分散させ、プロセスの最後で加えたシリコン及びアルミニウムアルコキシド化合物に対して最終モル比２５％とする。３-グリシドキシプロピルトリメトキシレン（ＧＬＹＭＯ）及びアルミニウム-トリ-ｓｅｃ-ブトキシドを混合して、分離した二酸化ケイ素の前駆物質溶液を調整し、これにより、酸の触媒を使用して、二酸化ケイ素前駆物質溶液を、加水分解及び濃縮反応させる。二酸化ケイ素前駆物質溶液の加水分解及びその結果起こる濃縮により、有機的に変質されたアルミノケイ酸塩相を有するゾルゲル前駆物質が形成される。アルミニウムは、有機-無機マトリクスのネットワーク硬化剤として、また、シリコン混成前駆物質のエポキシリングを開く場合にルイス酸として作用する。また、このシリコン混成前駆物質は、ネットワークの完全性を維持する場合に補助する。ゾルゲル前駆物質溶液を鉄ブロック共重合体溶液に加え、その後、溶媒を蒸発させることにより、フィルムを形成する。自己集合プロセスにより、両親媒性のブロック共重合体は、無機材料を領域が画定された組織とする。この形状は、ポリ（イソプレン）共重合体相とポリ（エチレンオキシド）-無機相間の体積分率に依存する。ＰＥＯを、分子レベルで無機材料と完全に混合し、無機-有機材料の単一同種相を生成する。このため、２つの相だけのシステムが観察される。先例のない構造を制御し、ブロック共重合体の相図に亘って、多くのミクロ構造を形成することができる。
【００１９】
本発明は、好ましい実施の形態により開示されているが、このクレームにより定義される発明の技術範囲から離れることなく、多くの付加的な修正及びバリエーションがなされることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、超常磁性ナノ構造体材料の形成の図面である。
【図２】図２は、結果的に得られたナノ球状体及び円柱状体のＴＥＭイメージ（左）及びＡＦＭイメージ（右）を示している。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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