(57)【要約】  キラル又はアキラル組織を有するメソポーラス炭素材料を生成するための組成物及び方法。本方法では、重合性無機モノマーが、ナノ結晶セルロースの存在下で反応して、キラルネマチック組織に組織化されたセルロースナノ結晶子を有する無機固体の材料を与える。このセルロースは、不活性雰囲気（例えば、窒素又はアルゴン）下での熱処理により炭素化することができ、続いて、シリカが、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又はフッ化水素（ＨＦ）の水溶液を使用して除去されると、セルロースのキラルネマチック構造を保持している安定なメソポーラス炭素材料を与えることができる。これらの材料は、非常に大きな表面積を有する自立性フィルムとして得ることができる。反応条件の制御により、細孔径分布は、マイクロ多孔質優勢な材料からメソポーラス優勢な材料まで変化し得る。これらは、メソポーラス炭素材料のための構造的鋳型及び炭素源の両方としてセルロースを用いた最初の材料である。これらは、メソ多孔度を長範囲キラル秩序化と組み合わせた最初の炭素材料でもある。これらの材料の潜在的な用途は、電荷貯蔵デバイス（例えば、スーパーキャパシタ及びＬｉイオンバッテリー用のアノード）、吸着剤、ガス清浄器、軽量ナノ複合材料、触媒担体（例えば、キラル変換用）、ガス貯蔵、並びに、キラル構造を好ましくは有するその他の材料を生成するための硬質鋳型を含む。
2014516906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機マトリックス中のナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）を炭素化すること、及び
炭素化されたＮＣＣから無機マトリックスを除去すること
を含む、メソポーラス炭素材料を生成するための方法。
【請求項２】
前記炭素化することが、不活性雰囲気下の高温における前記ＮＣＣの熱分解を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記不活性雰囲気が窒素であり、前記高温が５００℃から２０００℃までである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記無機マトリックスがシリカであり、且つｉｉ）が水性アルカリ中で加熱することを含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記アルカリが水酸化ナトリウムであり、前記加熱することが２０℃から１００℃までにおいてである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複合体が、キラルネマチック配列にある前記ＮＣＣを含み、且つ、ｉ）及びｉｉ）が、炭素化されたＮＣＣにおいてＮＣＣのキラルネマチック配列を維持したままで実施される、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ｉｉｉ）前記炭素化されたＮＣＣをフィルムとして回収することを更に含む、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ｉｉｉ）前記炭素化されたＮＣＣを粉末として回収することを更に含む、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
キラルネマチック組織を有するメソポーラス炭素。
【請求項１０】
炭素化されたＮＣＣである、請求項７に記載のメソポーラス炭素。
【請求項１１】
熱分解されたＮＣＣである、請求項８に記載のメソポーラス炭素。
【請求項１２】
炭素化されたＮＣＣである、メソポーラス炭素。
【請求項１３】
熱分解されたＮＣＣである、メソポーラス炭素。
【請求項１４】
フィルムの形態である、請求項１０から１４までのいずれか一項に記載のメソポーラス炭素。
【請求項１５】
粉末の形態である、請求項１０から１４までのいずれか一項に記載のメソポーラス炭素。
【請求項１６】
前記フィルムが、１０００ｍ２／ｇより大きな表面積を有する、請求項１５に記載のメソポーラス炭素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への参照
本出願は、２０１１年３月３１日に出願され、２０１１年１０月１３日に米国特許出願公開第２０１１／０２４８２１４号明細書として公開された、米国特許出願第１３／０７６，４６９号に関し、それらの内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、メソポーラス（メソ多孔質）炭素及びその調製のための方法に関する。
【０００３】
特に、本発明は、主に炭素から作製されておりメソポーラス構造と、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）鋳型の秩序化に起因した長距離秩序化（キラルネマチック又はネマチック）との両方を有する新しい材料に関する。
【背景技術】
【０００４】
多孔質炭素材料は、それらの幅広い有用性並びに優れた物理的及び化学的特性のため、数多くの現代的用途において広範に使用されている。１幾つかの重要な例は、触媒担体としての使用、分離及びガス貯蔵のための吸着剤としての使用、並びにエネルギー貯蔵デバイス（例えばバッテリー）における使用を含む。市販の多孔質炭素の大多数は、細孔性（マイクロ多孔質）（細孔＜２ｎｍ）であり、典型的には、石炭、木、又はポリマー等の有機前駆体の熱分解の後の物理的又は化学的な活性化ステップにより生成される。２これらの材料は、長年にわたって商業的に使用されてきており、低コストでバルク量の生成を行うこともできる。しかしながら、幾つかの重要な欠点が、従来の細孔炭素（マイクロ多孔質炭素）には確認されてきており、主として、：（ｉ）広域の細孔径分布、（ｉｉ）小さな細孔径による分子の緩やかな大量輸送、（ｉｉｉ）活性化中に受ける官能化による低い導電性、及び（ｉｖ）高温処理中の多孔質構造の崩壊である。１新しいナノ構造化炭素材料の最近の開発は、これらの問題の幾つかに対処し、用途に関して新しい機会を提供する可能性を有する。特に、炭素質材料へのより大きな細孔の組込みは、大きな分子の吸着、クロマトグラフィー、電気二重層キャパシタ、及びリチウムイオンバッテリーを含む用途範囲に関して有利となり得る。３〜５
【０００５】
リオトロピック液晶の自己組織化を用いた無機固体の鋳型合成は、明確に定義された多孔質構造を有する材料の入手をもたらす。７〜１６１９９２年にＢｅｃｋらにより記述されて以来、液晶鋳型法は、１〜１００ｎｍの寸法範囲における組織化を伴った周期的な材料を開発するための非常に重要な方法になった。メソポーラス固体は、典型的には、液晶鋳型の存在下で無機前駆体（例えば、テトラエトキシシラン）を縮合し、続いてこの鋳型を除去することにより形成される。元々の発明ではイオン性界面活性剤が使用されていたが、多様な分子性物質（例えば、非イオン性界面活性剤）及びポリマー性物質が、鋳型として使用されてきた。得られた材料は、典型的には、六角形状、立方体状、又はその他の周期的な構造に組織化され得る、直径２〜５０ｎｍのメソ細孔範囲の周期的な細孔を有する。
【０００６】
１９９９年には、メソポーラスシリカは、メソポーラス炭素のための硬質鋳型として機能し得ることが報告され、１７この結果、非常に秩序化されたメソポーラス炭素材料の最初の例が提供された。炭素の硬質鋳型法は、典型的には、適切な炭素源及び酸触媒にメソポーラス「硬質鋳型」を含漬し、続いてこの鋳型を炭化して選択的に除去するものである。
【０００７】
図１は、硬質鋳型法を用いて炭素材料が事前に調製される様子を図示したスキームを示している。第１のステップでは、界面活性剤（分子又はポリマー）が集合して液晶相になり（ステップａ）、（しばしば触媒と共に）シリカ前駆体がステップｂにおいて加えられてメソ構造化シリカ−界面活性剤複合体を与え、これが単離される。犠牲鋳型が次いで、熱分解又は溶媒抽出（ステップｃ）により除去されて、メソポーラスシリカホストを与える。続いて、メソポーラスシリカホストが、ステップｄにおいて示したように炭素源（例えば、糖）に含漬され、次いで、ステップｅにおいて示したように不活性雰囲気下で熱分解されて、部分的に炭素が担持されたメソポーラスシリカホストを与える。多数のステップがこの経路には必要とされることに加えて、欠点のうちの１つが、メソポーラスホストに十分に担持させることの困難さである。その結果、ステップｄ及びｅが、しばしば数回繰り返される。（ステップｆにおいて示したように）材料が十分に担持されると直ちに、シリカホストが、シリカを溶解させることが知られている手法、しばしば水性若しくはアルコール性水酸化物塩（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨ）又はフッ化水素（ＨＦ）を使用する手法によって除去されて、メソポーラス炭素を与える（ステップｇ）。
【０００８】
この場合、硬質鋳型は、その細孔構造が含漬及び炭化ステップ中に不変のままである金型として、本質的に機能する。探求されてきた硬質鋳型は、最も一般的には、ＳＢＡ−１５及びＭＣＭ−４８等の、ブロックコポリマー又は界面活性剤により鋳型化された周期的なメソポーラスシリカである。図１に示し且つ上述したアプローチを用いて、数多くのメソポーラス炭素材料が、様々な秩序化された細孔構造（例えば、六角形状及び立方体状）を伴って合成されてきた。１８〜２０このアプローチに対しては、（ｉ）高価なブロックコポリマー又は界面活性剤の犠牲的使用、（ｉｉ）複数の担持ステップの必要性、並びに（ｉｉｉ）フィルム及びモノリスの合成の困難さを含めた幾つかの制限が存在する。１
【０００９】
セルロースは、木及び植物の細胞壁の主要成分であり、この惑星で最も豊富な生体材料である。従って、セルロースは、持続可能な技術の開発のために極めて重要な資源である。天然セルロースの強固なポリマー構造は、優れた機械的特性を生じさせるが、上述したようなメソポーラス炭素の硬質鋳型法合成のためのその使用を妨げてきた。これにも関わらず、セルロースからのメソポーラス炭素の直接合成は、炭素材料への安価で再生可能な経路を提供し得る。自然界では、セルロースは、直径が数ミクロン程度で同心円状の複合管としてみなされ得る、植物繊維及び木材繊維の細胞壁材料中の主成分として存在する。セルロースナノ結晶の安定な懸濁液は、セルロース系バルク材料の硫酸加水分解により得ることができる。２１水中では、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）の懸濁液がキラルネマチック相に組織化し、該相が、空気乾燥のときに保存されて、キラルネマチックフィルムを生じさせ得る。２２、２３ＮＣＣの大表面積、独特な構造的特性、及び自己組織化特性は、ＮＣＣを、多孔質材料のための非常に興味深い潜在的な鋳型にする。
【００１０】
メソゲンが組織化してらせん状集合体になっているキラルネマチック（又はコレステリック）液晶相は、コレステリル誘導体において最初に観察されたが、現在では、種々の分子及びポリマーにおいても存在することが知られている。キラルネマチック液晶（ＬＣ）のらせん状組織化は、円偏光の角度依存性選択的反射のためにらせんピッチが可視光の波長程度である場合、干渉色を生じさせる。この理由のため、キラルネマチックＬＣは、それらのフォトニック特性について広範に研究されてきており、偏光鏡、反射ディスプレー及びレーザー等における用途に使用されてきた。２４−２６固体状態構造へのキラルネマチック組織化の組込みは、材料に新規な特性を付与し得る。本発明者らは、これが、リオトロピックキラルネマチック鋳型としてＮＣＣを使用することにより実現され得ることを最近報告した。２７、２８様々なシリカ前駆体が、キラルネマチック相を崩壊させることなくＮＣＣの水性懸濁液に加えられ、続いて、緩やかに蒸発させると、ＮＣＣ−シリカ複合フィルムが得られる。本発明者らは、ＮＣＣの除去により、これらの複合フィルムが、円偏光を反射するキラルネマチックメソポーラスシリカを生成するのに使用され得ることを示した。更に、ＮＣＣ含有複合フィルムは、炭素源としてセルロースを直接使用することにより、キラルネマチックメソポーラス炭素に転化される可能性を有する。これは、上述した用途に使用され得るメソポーラス炭素をセルロースから生成するための簡素な手法を提供することになろう。これらの材料のキラリティーは、これまではメソポーラス炭素材料に伴われなかった新規な特性もまたもたらし得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はまた、メソポーラス炭素材料を生成するための方法を提供することを希求する。
【００１２】
本発明は、メソポーラス炭素材料を提供することも希求する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様では、
ｉ）無機マトリックス中のナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）を炭素化すること、及び
ｉｉ）炭素化されたＮＣＣから無機マトリックスを除去すること
を含む、メソポーラス炭素材料を生成するための方法が提供される。
【００１４】
本発明の別の態様では、キラルネマチック組織を有するメソポーラス炭素が提供される。
【００１５】
本発明の更に別の態様では、炭素化されたセルロース、特に熱分解されたＮＣＣである、メソポーラス炭素が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】メソポーラスシリカ鋳型を使用してメソポーラス炭素を作製するための従来技術の方法の概略図である。
【図２】ナノ結晶セルロースを鋳型として使用してメソポーラス炭素を作製するための本発明の方法の概略図である。
【図３】調製２からのＮＣＣ−シリカ複合体試料のＩＲスペクトルである。
【図４】調製２からの炭素−シリカ複合体試料のＩＲスペクトルである。
【図５】調製２からのＮＣＣ−シリカ複合体試料のＰＸＲＤである。
【図６】調製２からの炭素試料のＰＸＲＤである。
【図７】調製２からのＮＣＣ−シリカ複合体試料のＴＧＡ（空気、２０℃／分）である。
【図８】調製２からの炭素−シリカ複合体試料のＴＧＡ（空気、２０℃／分）である。
【図９】調製２からの炭素試料のＩＲスペクトルである。
【図１０】調製４からの炭素試料のＩＲスペクトルである
【図１１】調製２からの炭素試料のＴＧＡ（空気、２０℃／分）である。
【図１２】調製１からの炭素試料のＮ２吸着／脱着等温線であり、ここでは、部分的に重なり合った、吸着及び脱着に関するプロットが示されている。
【図１３】調製２からの炭素試料のＮ２吸着／脱着等温線であり、ここでは、部分的に重なり合った、吸着及び脱着に関するプロットに関するプロットが示されている。
【図１４】調製３からの炭素試料のＮ２吸着／脱着等温線であり、ここでは、部分的に重なり合った、吸着及び脱着に関するプロットに関するプロットが示されている。
【図１５】調製４からの炭素試料のＮ２吸着／脱着等温線であり、ここでは、部分的に重なり合った、吸着及び脱着に関するプロットに関するプロットが示されている。
【図１６】調製５からの炭素試料のＮ２吸着／脱着等温線であり、ここでは、重なり合った、吸着及び脱着に関するプロットに関するプロットが示されている。
【図１７】調製１からの炭素試料のＢＪＨ細孔径分布（吸着）である。
【図１８】調製２からの炭素試料のＢＪＨ細孔径分布（吸着）である。
【図１９】調製３からの炭素試料のＢＪＨ細孔径分布（吸着）である。
【図２０】調製４からの炭素試料のＢＪＨ細孔径分布（吸着）である。
【図２１】調製５からの炭素試料のＢＪＨ細孔径分布（吸着）である。
【図２２】調製２からの炭素試料のＴＥＭ画像である。
【図２３】調製４からの炭素試料のＳＥＭ画像である。
【図２４】調製２からの炭素試料のＳＥＭ画像である。
【図２５】調製１からの炭素試料のＳＥＭ画像である。
【図２６】調製５からの炭素試料のＳＥＭ画像である。
【図２７】調製６からのシリカのＣＤスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、メソポーラス炭素質材料、特にキラルなメソポーラス炭素質材料を調製するための方法を提供する。本方法は、硬質鋳型法メソポーラス炭素のためにこれまで使用されてきた方法より大幅に簡素になっており、得られた炭素を主体とした材料中に新しい特性（キラリティー及び自立性フィルムの形成能力）を組み込んだものであり、前記特性は、種々の用途に関して有用となり得る。本発明の方法により生成されたメソポーラス炭素の自立性フィルムは、典型的には、１０００ｍ２／ｇより大きな表面積を有し、これは、その他の方法により生成されたメソポーラス炭素の従来式のフィルム（通常は６００〜８００ｍ２／ｇ）より著しく高い。
【００１８】
一実施形態では、この新しい方法は、キラルネマチック構造を有するメソポーラス炭素材料を生成する。この方法は、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）の大表面積及び自己組織化特性並びに炭素前駆体としてのその実用性を利用する。シリカへの適切な前駆体（例えば、テトラエトキシシラン、ＴＥＯＳ、又はテトラメトキシシラン、ＴＭＯＳ）がＮＣＣの存在下で加水分解された場合、ＮＣＣ懸濁液が自己組織化してキラルネマチック構造になったフィルムが、乾燥の後に得られる。得られたフィルムは、シリカマトリックス中に埋め込まれたセルロースナノ結晶の複合構造である。不活性雰囲気（窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、及びその他の一般的に使用される不活性ガスを含めた、炭素の酸化を促進しない任意のガスであってよく、又は真空下であってよい）下で高温、適切には５００℃から２０００℃、特に５００℃から１０００℃において、典型的には窒素下で９００℃において、熱分解によりＮＣＣ鋳型を炭素に転化し、続いて、典型的には、水、アルコール（例えば、メタノール、エタノール）、又はそれらの混合物中のＮａＯＨ又は同様の強塩基（例えば、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨ）（ＨＦもまた用いられ得る）を用いて、シリカマトリックスの除去を行ったとき、メソポーラス炭素材料が、出発複合体の形態に応じて、粉末又はフィルムとして得られる。典型的には、シリカマトリックスの除去は、２０℃から１００℃までの温度、特に７０℃から１００℃までの温度において、アルカリ水溶液、例えば水酸化ナトリウム水溶液中で加熱することによるものであってよい。
【００１９】
マトリックスを除去するためのいかなるプロセスも、所望の最終生成物である残存の炭素化済みＮＣＣに悪影響を与えないのであれば、用いることができる。
【００２０】
窒素吸着測定は、炭素材料がメソポーラス（メソ多孔質）であり、大きな表面積を有することを指し示している。これらの新しいメソポーラス炭素材料は、電子顕微鏡により直接観察できるキラルネマチック構造を有する。これらの新規な材料は、触媒担体（キラル変換又はアキラル変換用）、スーパーキャパシタ、バッテリー、燃料電池、吸着剤、軽量補強材、複合体の構成要素を含む数多くの実用的用途に魅力的であり、その他のキラルナノ材料のための鋳型としても魅力的である。
【００２１】
本発明の特定の実施形態では、シリカ前駆体が、ＮＣＣの存在下で重合して、シリカマトリックス中に組織化されたセルロースナノ結晶子を有する材料を生じさせる。不活性雰囲気下での高温におけるセルロースの熱分解及びシリカの除去の後、メソポーラス炭素材料が得られる。
【００２２】
図２は、キラルなメソポーラス炭素材料の調製への概略的経路を示している。ステップ（ａ）では、シリカ前駆体を、ＮＣＣの溶液中で加水分解し、この混合物を緩やかに乾燥して、キラルネマチック秩序を有するＮＣＣ−シリカ複合材料を与える。ステップ（ｂ）では、複合材料を、不活性雰囲気下で熱分解して、炭素／シリカ複合材料を与える。最後に、ステップ（ｃ）では、シリカを、（例えば、ＮａＯＨ水溶液又はアルコール溶液又は他の強塩基を使用して）除去して、キラルネマチック秩序を有するメソポーラス炭素を与える。
【００２３】
ＮＣＣ−シリカ複合フィルムの全合成（図２のステップ（ａ））及び特性決定は、２０１１年３月３１日に出願された米国特許出願１３／０７６，４６９号において記述されており、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書で記述した試料は、ＮＣＣに対するシリカ前駆体の比率が相異なるように調製された（調製１〜３）。更なる対照試料が、純粋なＮＣＣから調製された（調製５）。炭化は、窒素下で６時間かけた９００℃における複合フィルムの熱分解により達成された（６００℃において熱分解した調製４は除く）。これは、通常何らかの干渉色を依然として示す、輝く黒色のフィルムを生じさせる。これらのフィルムは、熱分解の前後において赤外（ＩＲ）分光法（図３〜４）及び粉末Ｘ線回折（ＰＸＲＤ）（図５〜６）により特性決定され、これは、アモルファス炭素へのセルロースの転化を明瞭に実証している。炭素収率は、炭化の前後において熱重量分析（ＴＧＡ）により測定されており、調製２（図７〜８）に関しては３０ｗｔ％の高さであることが見出された。これらの炭素収率は、Ｎ２下でのセルロースの炭化に関して一般的に報告されている１０〜１５ｗｔ％という収率よりはるかに高い。２９、３０熱分解前の硫酸の添加が、セルロース又はグルコースが炭素前駆体として使用された場合、炭素収率を増大させ得ることが、十分に確立されている。３１，１７本発明において利用されるＮＣＣの表面は、スルフェート基により予め官能化されており、このこと並びにシリカ中へのＮＣＣのカプセル化は、別個の硫酸含漬ステップを必要とすることなく高収率を得るのに役立つと考えられている。複合材料からのシリカの除去は、２Ｍ  ＮａＯＨ水溶液中で８５〜９０℃に試料を加熱することにより達成された。これらのフィルムを水ですすいで乾燥させた後、シリカの除去を、ＩＲ分光法（図９〜１０）及びＴＧＡ（図１１）により確認しており、これは、空気下で９００℃に加熱した後のＳｉ−Ｏピークの損失、及び３ｗｔ％の残存質量を示している。
【００２４】
窒素吸着が、相異なる炭素試料の多孔度を研究するために使用された。メソポーラス材料を示す、ヒステリシスループを有するＩＶ型の吸着等温線は、調製１〜４を用いて得られた炭素において観察される（図１２〜１５）。純粋なＮＣＣ（調製５）から調製された対照試料は、純粋に細孔性材料（図１６）を示すＩ型の等温線を与える。これらの等温線の形状、ＢＥＴ表面積及び細孔容積は、調製において使用されたシリカの量に対する強い依存性を示している。中間的な量のシリカ前駆体を使用する調製２は、最大のＢＥＴ表面積（１４６５ｍ２／ｇ）を有するメソポーラス炭素を与える。これに比べて、より少ないシリカ（調製１）又はより多いシリカ（調製３）によって調製された炭素試料は両方とも、より小さなＢＥＴ表面積を有する（それぞれ９０７ｍ２／ｇ及び１２３０ｍ２／ｇ）。これらの試料のｔ−プロット分析は、全体的表面積（合計表面積の約１０％）に対する顕著なマイクロ細孔の寄与を示しているが、調製２は、本質的にマイクロ細孔の寄与がない材料を与える。更なる試料が、６００℃において熱分解が実施されたことを除いて調製２と同じ手法を用いて調製された（調製４）。調製２及び調製４（図１５）に関するＮ２吸着／脱着等温線は、ほとんど同一であり、メソポーラス炭素材料が、相異なる熱分解温度を使用した本発明者らの方法により得られ得ることを示している。６００℃において調製されたメソポーラス炭素に関するＩＲスペクトルは、残留する幾つかの官能基の存在（図１０）を指し示している。これは、相異なる合成温度が、メソポーラス炭素の表面特性を細かく調整するために有用となり得ることを実証している。
【００２５】
調製１〜５に関する等温線の吸着枝に由来するＢＪＨ細孔径分布を、図１７〜２１に示す。調製１から計算された細孔径分布は、約４ｎｍ（図１７）において始まる細孔容積の鋭い上昇を示しており、２ｎｍより前にはピークが観察されない。一方、調製２から調製された炭素は、２．８ｎｍにおいてかなり広域のピークを示しており、６ｎｍより後には本質的に細孔容積がない（図１８）。この試料に関する円筒状のメソ細孔もまた、透過型電子顕微鏡により可視化された（ＴＥＭ、図２２）。調製３は、細孔容積が約１１ｎｍから始まって２．５ｎｍにおける平坦域まで徐々に増大していく、非常に広域の細孔分布を有する炭素を生じさせる（図１９）。予想されたように、調製５からの細孔炭素は、２ｎｍより前には非常にわずかな細孔容積しか示さない（図２１、ｙ軸の縮尺が図１７〜２０より１桁小さくなっていることに留意されたい）。これらの結果は、メソポーラス炭素試料の調製におけるシリカの重要性を更に説明する。ＮＣＣ及びシリカの相対量を変化させると、メソポーラス生成物を得るための理想的な区域があることが示され、十分なシリカ壁厚がメソ細孔形成のために必要となることが明白である。一方、多すぎるシリカが使用された場合、細孔径分布は非常に広域となり、マイクロ細孔が再出現し始める。例として、無機マトリックスの供給源としてのＴＭＯＳ（テトラメトキシシラン）又はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）に基づいた適切な比率は、最大表面積及びメソ多孔度の観点から、４〜１６．５ｍｍｏｌＴＭＯＳ又はＴＥＯＳ／ｇＮＣＣ、好ましくは、約９ｍｍｏｌＴＭＯＳ又はＴＥＯＳ／ｇＮＣＣである。本発明者らは、シリカの除去後に構造が保持されているためには、幾つかの炭素架橋が、熱分解中にシリカ壁間に生じることが必要となると仮定している。シリカ壁が厚すぎる場合、これらの架橋は、効果を減じて形成される。概して、これらの結果は、本発明者らの新しいアプローチを使用してメソポーラス炭素が得られ得ることを明瞭に示している。合成における簡単な変更、即ち、使用されるシリカ前駆体及びＮＣＣの相対量により、材料中のマイクロ細孔に対するメソ細孔の比率が変更され得る。理想的な合成期間内でのこれらの条件の更なる最適化は、メソポーラス炭素材料の多孔度の更に細かい調整を可能にする。
【００２６】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、調製２、調製３及び調製４からのメソポーラス炭素フィルムにおけるキラルネマチック組織化の複製の証拠を提供する。フィルムの表面に対して垂直に、キラルネマチック相のらせんピッチに起因した数百ナノメートルの距離を繰り返して積層構造が観察される（図２３）。より高い倍率では、明確なねじれた棒状の形態が解像された（図２４）。試料全体にわたって、このねじれは、観測者から離れていくときに反時計回り方向に発生するように見え、これは、左巻きらせん状組織化に対応する。大半のメソポーラス試料に対応する調製２〜４は、キラルネマチック組織化の最良の保持もまた示している。比較として、明確な構造がはるかに少なくなっていることが、調製１に関しては観察された（図２５）。対照試料（調製５）は、はるかに不規則なように見え（図２６）、元々のＮＣＣフィルムのキラルネマチック構造を概ね保持していない。シリカは、明確なメソ細孔の鋳型化と関連してキラルネマチック構造を無傷に留めることを可能にする、熱分解中における保護効果を明瞭に有する。
【００２７】
メソポーラス炭素のキラリティーを更に確認し、その他のキラル材料のための鋳型としてのその実用性を実証するために、調製２からのメソポーラス炭素が、シリカを鋳型化するために使用された。フィルムの細孔内でのＴＥＯＳの担持及び縮合を繰り返し、続いて炭素を除去することにより、透明なシリカが生じる。シリカは、偏光光学顕微鏡（ＰＯＭ）によると複屈折性であり、キラルネマチック組織化を有する純粋なＮＣＣフィルム中に観察されるものと同様のテクスチャーを伴っている。円偏光二色性は、３２７ｎｍにおけるキラル反射から生じる明確な楕円率を有する強い信号を示している（図２７）。この実験は、調製２からの炭素質材料がキラル構造を有すること、及び、それがその他の材料に移行され得ることを更に確認している。
【００２８】
本明細書において調製された材料は常に、ＣＤ（左巻き組織）による明確な楕円率を示す組織を有する。もう一方の組織（右回り）は知られていないが、それが発見されたならば、この方法は、エナンチオマー構造を作製するのに利用すべきである。本明細書における例は、シリカからの材料のものであるが、ＮＣＣを炭素化するための条件下でそれらの完全性を維持し且つその後に除去され得る、その他の無機構造及び金属−有機物構造（例えば、オルガノシランを主体とする）もまた、使用することができる。
【００２９】
キラルネマチック組織化を有さないメソポーラス炭素は、１つの修正により調製２と同一の手法を使用することによってＮＣＣから得ることもでき、その修正とは、複合体（調製７）の合成中にキラルネマチック秩序化が崩壊するｐＨに、ＮＣＣ懸濁液のｐＨを調節することである。ＮＣＣ懸濁液のｐＨが２．０に調節された場合、透明なＮＣＣ−シリカ複合フィルムが得られた。これらのフィルムは、ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ分光法によりアキラルであることが判明したが、これは、３００〜３０００ｎｍの範囲内におけるキラルネマチック組織化による反射を示さなかった。ＳＥＭ画像はまた、これらのフィルム内におけるキラルネマチック組織化も示さなかったが、代わりに、これらのフィルムがネマチック秩序化を有することを指し示している。ＰＯＭ画像は、アキラル複合フィルム内のＮＣＣの組織化が、大概はネマチックであることを更に示唆している。Ｎ２下での熱分解及びシリカの除去の後、自立性炭素フィルムが得られた。Ｎ２吸着実験は、アキラル炭素フィルムが、調製２から得られるメソポーラス炭素と比較して同様の吸着特性を有するメソポーラスであることを実証している。メソポーラス炭素のＳＥＭ画像は、キラルネマチック組織化を示していない。従って、メソポーラス炭素は、キラル構造とアキラル構造の両方を有するＮＣＣから合成することもできる。
【実施例】
【００３０】
これらの実施例では、音波処理を、ＮＣＣ粒子が確実に分散するように施用した。音波発生装置は、ＶＷＲ（Ａｑｕａｓｏｎｉｃ  ｍｏｄｅｌ  ５０Ｔ）から入手できる標準的な実験室用モデル（２Ａ、１２０Ｖ）であった。１０〜１５分の音波処理時間を、典型的には、ケイ素含有化合物の添加の前に施用した。
【００３１】
調製１．
ＮＣＣ／シリカ複合体の合成：
１．００ｍＬのＴＥＯＳを、３０．０ｍＬの新たに音波処理された３．５％水性ＮＣＣ懸濁液に加える。この混合物を、均一な混合物が得られ（約４時間）、ＴＥＯＳの完全な加水分解を示すまで、６０℃において撹拌する。混合物をポリスチレン製ペトリ皿に注ぎ込み、室温における緩やかな蒸発後、わずかに赤色のフィルムが得られる。
【００３２】
熱分解：
窒素フロー下、１．００ｇのＮＣＣ／シリカ複合フィルムを、２℃／分で１００℃まで２時間かけて加熱し、次いで、２℃／分で９００℃まで６時間かけて加熱し、最後に、室温まで４℃／分で冷却する。室温まで緩やかに冷却した後、３７２ｍｇの自立性黒色フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトルにより、炭素へのＮＣＣの転化を確認する。ＴＧＡから計算した炭素の質量収率は、２８．１％である。
【００３３】
シリカエッチング：
３００ｍｇの炭素／シリカ複合フィルムを、２００ｍＬの２ＭＮａＯＨ水溶液を含むビーカーに入れ、９０℃まで４時間かけて加熱する。これらのフィルムを次いで濾過により回収し、大量の水によってすすぐ。空気乾燥後、１５２ｍｇの炭素フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトルによりシリカの除去を確認し、ＴＧＡは、空気下での９００℃への加熱の後に３．８ｗｔ％の残渣を与える。窒素吸着測定は、９０７ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積（ｔ−プロットからのマイクロ細孔領域＝１０３ｍ２／ｇ）及び０．５６ｃｍ３／ｇの細孔容積（図１２）を示している。ＳＥＭ画像は、キラルネマチック構造が炭素生成物中にあまり保持されていないことを明らかにしている（図２５）。
【００３４】
調製２．
ＮＣＣ／シリカ複合体の合成：
１．４０ｍＬのＴＭＯＳを、３０．０ｍＬの新たに音波処理された３．５％水性ＮＣＣ懸濁液に加える。この混合物を、均一な混合物が得られ（約１時間）、ＴＭＯＳの完全な加水分解を示すまで、室温において撹拌する。混合物をポリスチレン製ペトリ皿に注ぎ込み、室温における緩やかな蒸発後、無色のフィルムが得られる。
【００３５】
熱分解：
窒素フロー下、１．００ｇのＮＣＣ／シリカ複合フィルムを、２℃／分の速度で１００℃まで２時間かけて加熱し、次いで、２℃／分で９００℃まで６時間かけて加熱し、最後に室温まで４℃／分で冷却する。室温まで緩やかに冷却した後、５０５ｍｇの自立性黒色フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトル（図４）及びＰＸＲＤ（図６）により、炭素へのＮＣＣの転化を確認する。ＴＧＡから計算した炭素の質量収率は２９．６％である
【００３６】
シリカエッチング：
５００ｍｇの炭素／シリカ複合フィルムを、２００ｍＬの２ＭＮａＯＨ水溶液を含むビーカーに入れ、９０℃まで４時間かけて加熱する。これらのフィルムを次いで濾過により回収し、大量の水によってすすぐ。空気乾燥後、１７５ｍｇの炭素フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトルにより、シリカの除去（図９）を確認し、ＴＧＡは、空気下での９００℃への加熱の後に３．２ｗｔ％の残渣を与える（図１１）。窒素吸着測定は、１４６５ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積（ｔ−プロットからのマイクロ細孔領域＝１１ｍ２／ｇ）及び１．２２ｃｍ３／ｇの細孔容積（図１３）を示している。ＴＥＭ画像は、長く局所的に整列した細孔を示している（図２２）。ＳＥＭ画像は、キラルネマチック組織化と矛盾しない構造を明らかにしている（図２４）。
【００３７】
調製３．
ＮＣＣ／シリカ複合体の合成：
２．５０ｍＬのＴＭＯＳを、３０．０ｍＬの新たに音波処理された３．５％水性ＮＣＣ懸濁液に加える。この混合物を、均一な混合物が得られ（約１時間）、ＴＭＯＳの完全な加水分解を示すまで、室温において撹拌する。混合物をポリスチレン製ペトリ皿に注ぎ込み、室温における緩やかな蒸発後、無色のフィルムが得られる。
【００３８】
熱分解：
窒素フロー下、１．００ｇのＮＣＣ／シリカ複合フィルムを、２℃／分で１００℃まで２時間かけて加熱し、次いで、２℃／分で９００℃まで６時間かけて加熱し、最後に、室温まで４℃／分で冷却する。室温まで緩やかに冷却した後、４９０ｍｇの自立性黒色フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトルにより、炭素へのＮＣＣの転化を確認する。ＴＧＡから計算した炭素の質量収率は１９．１％である
【００３９】
シリカエッチング：
４５０ｍｇの炭素／シリカ複合フィルムを、２００ｍＬの２ＭＮａＯＨ水溶液を含むビーカーに入れ、９０℃まで４時間かけて加熱する。これらのフィルムを次いで濾過により回収し、大量の水によってすすぐ。空気乾燥後、８２ｍｇの炭素フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトルにより、シリカの除去を確認する。窒素吸着測定は、１２３０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積（ｔ−プロットからのマイクロ細孔領域＝１２８ｍ２／ｇ）及び０．９６ｃｍ３／ｇの細孔容積（図１４）を示している。ＳＥＭ画像は、キラルネマチック組織化と矛盾しない構造を明らかにしている。
【００４０】
調製４．
ＮＣＣ／シリカ複合体の合成：
２．００ｍＬのＴＭＯＳを、５０．０ｍＬの新たに音波処理された３．０％水性ＮＣＣ懸濁液に加える。この混合物を、均一な混合物が得られ（約１時間）、ＴＭＯＳの完全な加水分解を示すまで、室温において撹拌する。混合物をポリスチレン製ペトリ皿に注ぎ込み、室温における緩やかな蒸発後、無色のフィルムが得られる。
【００４１】
熱分解：
窒素フロー下、１．５０ｇのＮＣＣ／シリカ複合フィルムを２℃／分の速度で１００℃まで２時間かけて加熱し、次いで、２℃／分で６００℃まで６時間かけて加熱し、最後に、室温まで４℃／分で冷却する。室温まで緩やかに冷却した後、７６６ｍｇの自立性黒色フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトルにより、炭素へのＮＣＣの転化を確認するが、より低くなった熱分解温度（図１０）のために幾つかの官能基が依然として残留している。ＴＧＡから計算した炭素の質量収率は２７．９％である
【００４２】
シリカエッチング：
５００ｍｇの炭素／シリカ複合フィルムを、２００ｍＬの２ＭＮａＯＨ水溶液を含むビーカーに入れ、９０℃まで４時間かけて加熱する。これらのフィルムを次いで濾過により回収し、大量の水によってすすぐ。空気乾燥後、１８０ｍｇの炭素フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトルにより、シリカの除去を確認する。窒素吸着測定は、１３３０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積（ｔ−プロットからのマイクロ細孔領域＝３８ｍ２／ｇ）及び１．１２ｃｍ３／ｇの細孔容積（図１５）を示している。ＳＥＭ画像は、キラルネマチック組織化と矛盾しない構造を明らかにしている（図２３）。
【００４３】
調製５．
対照試料の合成：
ＮＣＣフィルムを、ポリスチレン製ペトリ皿内での室温における緩やかな蒸発により調製する。窒素フロー下、１．００ｇのＮＣＣ／シリカ複合フィルムを、２℃／分で１００℃まで２時間かけて加熱し、次いで、２℃／分で９００℃まで６時間かけて加熱し、最後に、室温まで４℃／分で冷却する。室温まで緩やかに冷却した後、２０５ｍｇの自立性黒色フィルム（質量収率＝２０．１％）が回収される。試料のＩＲスペクトルにより、炭素へのＮＣＣの転化を確認する。窒素吸着測定は、６７４ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積（ｔ−プロットからのマイクロ細孔領域＝５７４ｍ２／ｇ）及び０．４０ｃｍ３／ｇの細孔容積（図１６）を示している。ＳＥＭ画像は、ＮＣＣのキラルネマチック構造が熱分解中に失われたことを示している（図２６）。
【００４４】
調製６．
メソポーラス炭素からのシリカの複製：
６７μＬのＴＥＯＳ及び１０μＬの０．１Ｍ  ＨＣｌ溶液をガラスバイアル中で混ぜ合わせ、５２ｍｇの調製１からのメソポーラス炭素フィルムに滴下により加える。短時間の撹拌後、バイアルを４０℃のオーブンに１時間の間入れ、続いて、８０℃において１時間の間入れておく。この担持手法を１０回繰り返す。
【００４５】
熱分解：
最後の担持後、フィルムをＮ２フロー下の管状炉に入れ、２℃／分で６００℃まで６時間かけて加熱する。熱分解を次いで空気フロー下で繰り返して炭素を除去すると、透明なシリカフィルム（ｍ＝６５ｍｇ）が生じる。シリカフィルムの円偏光二色性は、３２７ｎｍにおいてキラル反射ピークを示した（図２７）。
【００４６】
調製７．
アキラルＮＣＣ／シリカ複合体の合成：
３．５ｗｔ．％ＮＣＣ懸濁液のｐＨを、１Ｍ  塩酸の滴下添加により、ｐＨ２．０に調節する。１．４０ｍＬのＴＭＯＳを、ｐＨ２．０の３０．０ｍＬの新たに音波処理された３．５％水性ＮＣＣ懸濁液に加える。この混合物を、均一な混合物が得られ（約１時間）、ＴＭＯＳの完全な加水分解を示すまで、室温において撹拌する。混合物をポリスチレン製ペトリ皿に注ぎ込み、室温における緩やかな蒸発後、無色のフィルムが得られる。
【００４７】
熱分解：
窒素フロー下、１．２８ｇのＮＣＣ／シリカ複合フィルムを、２℃／分で１００℃まで２時間かけて加熱し、次いで、２℃／分で９００℃まで６時間かけて加熱し、最後に、室温まで４℃／分で冷却する。室温まで緩やかに冷却した後、５５７ｍｇの自立性黒色フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトル及びＰＸＲＤにより、炭素へのＮＣＣの転化を確認する。
【００４８】
シリカエッチング：
５００ｍｇの炭素／シリカ複合フィルムを、２００ｍＬの２ＭＮａＯＨ水溶液を含むビーカーに入れ、９０℃まで４時間かけて加熱する。これらのフィルムを次いで濾過により回収し、大量の水によってすすぐ。空気乾燥後、１６０ｍｇの炭素フィルムが回収される。試料のＩＲスペクトルにより、シリカの除去を確認する。窒素吸着測定は、１２２４ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積（ｔ−プロットからのマイクロ細孔領域＝７４ｍ２／ｇ）及び１．０３ｃｍ３／ｇの細孔容積（図１３）を示している。ＳＥＭ画像は、メソポーラス炭素中におけるキラルネマチック組織化の不在を明らかにしている。
【００４９】
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２４．Ｂｒｏｅｒ，Ｄ．Ｊ．，Ｌｕｂ，Ｊ．＆ Ｍｏｌ，Ｇ．Ｎ． Ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ ｆｒｏｍ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ ａ ｐｉｔｃｈ ｇｒａｄｉｅｎｔ．（ピッチ勾配を有するコレステリックポリマーネットワークからの広帯域反射偏光子）Ｎａｔｕｒｅ ３７８，４６７−４６９（１９９５）．
２５．Ｙａｎｇ，Ｄ．−Ｋ．，Ｗｅｓｔ，Ｊ．Ｌ．，Ｃｈｉｅｎ，Ｌ．−Ｃ．＆ Ｄｏａｎｅ，Ｊ．Ｗ． Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｂｉｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｕｓｉｎｇ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｓ．（コレステリック液晶を使用したディスプレーにおける反射力及び双安定性の制御）Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７６，１３３１−１３３３（１９９４）．
２６．Ｋｏｐｐ，Ｖ．Ｉ．，Ｆａｎ，Ｂ．，Ｖｉｔｈａｎａ，Ｈ．Ｋ．Ｍ．＆ Ｇｅｎａｃｋ，Ａ．Ｚ． Ｌｏｗ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｌａｓｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｏｆ ａ ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｓｔｏｐ ｂａｎｄ ｉｎ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｓ．（コレステリック液晶中でのフォトニックストップバンド端における低閾値レージング）Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２３，１７０７−１７０９（１９９８）．
２７．ＭａｃＬａｃｈｌａｎ，Ｍ．Ｊ．ｅｔａｌ．，Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ Ｃｈｉｒａｌ Ｎｅｍａｔｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ Ｔｈｅｒｅ ｏｆ（キラルネマチック構造を有する無機メソポーラス材料及びその調製方法），ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １３／０７６，４６９（米国特許出願１３／０７６，４６９）ｆｉｌｅｄ Ｍａｒｃｈ ３１ ２０１１．
２８．Ｓｈｏｐｓｏｗｉｔｚ，Ｋ．Ｅ．，Ｑｉ，Ｈ．，Ｈａｍａｄ，Ｗ．Ｙ．＆ ＭａｃＬａｃｈｌａｎ，Ｍ．Ｊ． Ｆｒｅｅ−Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃａ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｃｈｉｒａｌ Ｎｅｍａｔｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．（調整可能なキラルネマチック構造を有する自立性メソポーラスシリカフィルム）Ｎａｔｕｒｅ ４６８，４２２−４２５（２０１０）．
２９．Ｉｓｈｉｄａ，Ｏ．，Ｋｉｍ，Ｄ．Ｙ．，Ｋｕｇａ，Ｓ．，Ｎｉｓｈｉｙａｍａ，Ｙ．，＆ Ｂｒｏｗｎ，Ｒ．Ｍ． Ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｌａｒ ｃａｒｂｏｎ ｆｒｏｍ ｎａｔｉｖｅ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ．（天然セルロースからのマイクロフィブリル状炭素）Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ １１，４７５−４８０（２００４）．
３０．Ｅｓｓｉｇ，Ｍ．，Ｒｉｃｈａｒｄｓ，Ｇ．Ｎ．，＆ Ｓｃｈｅｎｃｋ，Ｅ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ．（セルロースの熱分解からの主要な揮発性生成物の形成の機構）Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｎｄ Ｗｏｏｄ−Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｗｉｌｅｙ Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，８４１−８６２（１９８９）．
３１．Ｋｉｍ，Ｄ．Ｙ．，Ｎｉｓｈｉｙａｍａ，Ｙ．，Ｗａｄａ，Ｍ．，＆ Ｋｕｇａ，Ｓ． Ｈｉｇｈ−ｙｉｅｌｄ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｂｙ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ．（硫酸含漬によるセルロースの高収率炭化）Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ８，２９−３３（２００１）．
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月25日(2012.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）無機マトリックス中のナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）を炭素化すること、及び
ｉｉ）炭素化されたＮＣＣから無機マトリックスを除去すること
を含む、メソポーラス炭素材料を生成するための方法。
【請求項２】
前記炭素化することが、不活性雰囲気下の高温における前記ＮＣＣの熱分解を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記不活性雰囲気が窒素であり、前記高温が５００℃から２０００℃までである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記無機マトリックスがシリカであり、且つｉｉ）が水性アルカリ中で加熱することを含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記アルカリが水酸化ナトリウムであり、前記加熱することが２０℃から１００℃までにおいてである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
無機マトリックス中の前記ＮＣＣが、キラルネマチック配列にある前記ＮＣＣを含み、且つ、ｉ）及びｉｉ）が、炭素化されたＮＣＣにおいてＮＣＣのキラルネマチック配列を維持したままで実施される、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ｉｉｉ）前記炭素化されたＮＣＣをフィルムとして回収することを更に含む、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ｉｉｉ）前記炭素化されたＮＣＣを粉末として回収することを更に含む、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
キラルネマチック組織を有するメソポーラス炭素。
【請求項１０】
炭素化されたＮＣＣである、請求項９に記載のメソポーラス炭素。
【請求項１１】
熱分解されたＮＣＣである、請求項９に記載のメソポーラス炭素。
【請求項１２】
フィルムの形態である、請求項１０又は１１に記載のメソポーラス炭素。
【請求項１３】
粉末の形態である、請求項１０又は１１に記載のメソポーラス炭素。
【請求項１４】
前記フィルムが、１０００ｍ２／ｇより大きな表面積を有する、請求項１２に記載のメソポーラス炭素。
【国際調査報告】
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