(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として珪素からなり、前記珪素が結晶性であって、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察されることを特徴とするキラルな固体金属。
【請求項２】
粉末である請求項１記載のキラルな固体金属。
【請求項３】
主として珪素及び酸化珪素からなり、前記珪素が結晶性であって、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察されることを特徴とする、金属及びその酸化物のキラルな固体複合体。
【請求項４】
粉末である請求項３記載の金属及びその酸化物のキラルな固体複合体。
【請求項５】
直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、
前記キラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させるゾルゲル法により、前記キラル超分子結晶の表面に前記珪素化合物の加水分解物の層を形成させるゾルゲル工程と、
前記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させるとともに前記加水分解物の層をシリカに転換させてシリカの構造体を得る焼成工程と、
前記シリカの構造体と還元剤との混合物を調製した後、この混合物を加熱して前記構造体に含まれるシリカの一部を還元することで、シリカ及び珪素を含んだ固体複合体を得る還元工程と、
前記還元工程を経た固体複合体にフッ化水素酸を作用させ、前記還元工程で還元されなかったシリカを溶解除去して主として珪素からなる固体金属を得る除去工程と、を備えたキラルな固体金属の製造方法。
【請求項６】
前記還元剤がマグネシウムの粉末である請求項５記載のキラルな固体金属の製造方法。
【請求項７】
直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、
前記キラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させるゾルゲル法により、前記キラル超分子結晶の表面に前記珪素化合物の加水分解物の層を形成させるゾルゲル工程と、
前記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させるとともに前記加水分解物の層をシリカに転換させてシリカの構造体を得る焼成工程と、
前記シリカの構造体と還元剤との混合物を調製した後、この混合物を加熱して前記構造体に含まれるシリカの一部を還元することで、シリカ及び珪素を含んだ固体複合体を得る還元工程と、を備えたキラルな固体複合体の製造方法。
【請求項８】
前記還元剤がマグネシウムの粉末である請求項７記載のキラルな固体複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キラルな固体金属及び固体複合体、並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、分子間相互作用により有機化合物を平衡又は非平衡状態で自己組織化させて得られる、特定の空間形状やナノメートルオーダーの規則的構造等を備えたナノ構造体が盛んに提案されている。これらのナノ構造体は、様々な組成の有機／無機複合ナノ材料を構築するための基盤として用いることができるばかりでなく、各種の材質からなるナノ構造体を形成するための鋳型としても用いることができることから、学際的分野や産業的分野等から関心を寄せられている。
【０００３】
このようなナノ構造物の例として、例えば特許文献１には、特定の化学構造を備えた界面活性剤を溶液中で自己組織化させ、その周囲でシリカ源となる化合物をゾルゲル反応させてメソポーラスシリカ粒子を形成させることが提案されている。また、特許文献２には、互いに相溶しない非水溶性及び水溶性である２種のポリマーからミクロな相分離構造を形成させ、これをもとに平均孔径１〜２００ｎｍのシリンダー構造の細孔を備えた多孔質膜を形成させることが提案されている。さらに、生体高分子であるＤＮＡやタンパク質が自己組織化により独特な立体構造を備えたナノ構造体となることもよく知られている。しかし、結晶性を備えたポリマーからなる結晶性のナノ構造物は少ない。
【０００４】
また、キラリティーを備えたナノ構造体を鋳型とし、その周囲にシリカ等の金属酸化物の層を成長させることにより、鋳型の持つキラリティーを金属酸化物に転写させることが提案されている。このような例として、例えば特許文献３には、らせん構造等の光学活性なキラル配向構造を備えた重合体を鋳型とし、当該鋳型に金属ソースを作用させてキラルな有機／無機複合体を得ることが提案されている。このような有機／無機複合体では、金属酸化物にキラリティーが転写されているので、例えば触媒活性を備えた金属酸化物を当該有機／無機複合体の無機成分として選択すれば、キラルな反応場を備えた金属酸化物触媒が得られる可能性があると考えられる。
【０００５】
一方、本発明者らは、既に、直鎖状ポリエチレンイミンの結晶化に着目し、その繊維状結晶及びその結晶体を反応場に用いることによる複雑階層シリカ構築を展開してきた。そして、本発明者らは、直鎖状ポリエチレンイミンと、炭素数が４のジカルボン酸である酒石酸とから酸塩基型錯体であるナノシート状の超分子結晶が生成することを見出した（特許文献４を参照）。また、本発明者らは、直鎖状ポリエチレンイミンと、キラルなジカルボン酸化合物とから超分子結晶を調製し、これに加水分解性アルコキシシラン類化合物を加えて反応させることでキラリティーを有するシリカが得られることを見出した（非特許文献１を参照）。さらに、アルコキシシラン以外の加水分解性遷移金属化合物を作用させて焼成することで、キラルな遷移金属酸化物の結晶が得られることを見出した（特許文献５を参照）。これらの無機酸化物におけるキラリティーは、鋳型となった超分子結晶に含まれるキラルなジカルボン酸化合物のキラリティーを由来とするものである。こうしたキラルな無機酸化物は、キラルな生成物を得ることのできる反応場としての用途が期待できるとともに、円偏光のような特殊な偏光を備えた光にのみ感応するセンサー等としてセキュリティー分野への用途も期待されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０８９０７号公報
【特許文献２】特開２００９−２５６５９２号公報
【特許文献３】特開２００５−２３９８６３号公報
【特許文献４】特開２０１１−１２６９６４号公報
【特許文献５】国際公開第２０１４／０６８６３１号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈｉｒｏｙｕｋｉ  Ｍａｔｓｕｋｉｚｏｎｏ，Ｒｅｎ−Ｈｕａ  Ｊｉｎ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．，５１，５８６２−５８６５（２０１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような状況のもと、これまでにない新規なキラル材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
シリカから珪素（金属シリコン）を得るには、通常、高温水素による還元反応が利用されることが多い。しかし、近年、比較的に低温域で、外見上一定形状のシリカをマグネシウムで還元させると、その形状が崩れること無く、シリカが珪素へ還元されることが報告された（Ｚ．Ｂａｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ  ４４６  １７２−１７５（２００７））。また、本発明者らは、シリカナノ構造体をマグネシウムで低温還元させると、ナノ構造体の基本形態は維持されるものの、その形態の内部でナノスケールの珪素結晶ドメインが生成されることを報告した（Ｘｉｎｌｉｎｇ  Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｎｏ  Ｅｎｅｒｇｙ，４，３１−３８（２０１４））。これらの結果は、アモルファス（非晶性）のシリカであっても、還元される際に酸素原子が脱離し、内部構造が大きく収縮しながら珪素の結晶へと成長することを示唆すると考えられる。しかしながら、このような内部構造の大きな収縮を伴う状況で、シリカに付与された微細の構造情報が珪素へと転写できるかどうかについては全く知見が示されていなかった。
【００１０】
このような状況のもと、本発明者らは、非晶性シリカに付与された内部構造情報を低温還元により生成される結晶性の珪素へ転写させることに関して強い関心を持つに至った。この転写とは、具体的には、非晶性シリカに付与されたキラリティー構造情報を消失させること無く還元後の珪素に転写することである。
【００１１】
本発明者らの鋭意検討の結果、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて得た、特許文献５にも記載された酸塩基型錯体のキラル超分子結晶に対して、加水分解性の珪素化合物を作用させてからこれを焼成するとキラルなシリカ粒子が得られること、そして、このシリカ粒子が、マグネシウムにより還元され、次いでフッ化水素酸で処理されることにより珪素粉末（金属シリコン粉末）に転換されることが見出された。そして、本発明者らは、この珪素粉末を詳細に調べたところ、上記のような還元処理やフッ化水素酸による処理を経ているにもかかわらず、この珪素粉末がキラルなシリカ粒子に由来するキラリティーをそのまま保持していることを見出した。上記シリカ粒子のキラリティーは、キラル超分子結晶を構成するキラルなジカルボン酸化合物のキラリティーを由来としたものであるので、最終生成物である珪素粉末のキラリティーをコントロールすることも可能である。本発明は、こうした知見に基づいて完成されたものであり、より具体的には以下のものを提供する。
【００１２】
（１）本発明は、主として珪素からなり、上記珪素が結晶性であって、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察されることを特徴とするキラルな固体金属である。
【００１３】
（２）また本発明は、粉末である（１）項記載のキラルな固体金属である。
【００１４】
（３）本発明は、主として珪素及び酸化珪素からなり、上記珪素が結晶性であって、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察されることを特徴とする、金属及びその酸化物のキラルな固体複合体でもある。
【００１５】
（４）また本発明は、粉末である（３）項記載のキラルな固体複合体である。
【００１６】
（５）本発明は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、上記キラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させるゾルゲル法により、上記キラル超分子結晶の表面に上記珪素化合物の加水分解物の層を形成させるゾルゲル工程と、上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させるとともに上記加水分解物の層をシリカに転換させてシリカの構造体を得る焼成工程と、上記シリカの構造体と還元剤との混合物を調製した後、この混合物を加熱して上記構造体に含まれるシリカの一部を還元することで、シリカ及び珪素を含んだ固体複合体を得る還元工程と、上記還元工程を経た固体複合体にフッ化水素酸を作用させ、上記還元工程で還元されなかったシリカを溶解除去して主として珪素からなる固体金属を得る除去工程と、を備えたキラルな固体金属の製造方法でもある。
【００１７】
（６）また本発明は、上記還元剤がマグネシウムの粉末である（５）項記載のキラルな固体金属の製造方法である。
【００１８】
（７）本発明は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、上記キラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させるゾルゲル法により、上記キラル超分子結晶の表面に上記珪素化合物の加水分解物の層を形成させるゾルゲル工程と、上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させるとともに上記加水分解物の層をシリカに転換させてシリカの構造体を得る焼成工程と、上記シリカの構造体と還元剤との混合物を調製した後、この混合物を加熱して上記構造体に含まれるシリカの一部を還元することで、シリカ及び珪素を含んだ固体複合体を得る還元工程と、を備えたキラルな固体複合体の製造方法でもある。
【００１９】
（８）また本発明は、上記還元剤がマグネシウムの粉末である（７）項記載のキラルな固体金属の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、キラルな固体金属、又は固体金属及びその酸化物からなるキラルな固体複合体、といったこれまでにない新規なキラル材料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００、Ｄ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００及びＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００のそれぞれについて、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）の測定を行った際のチャートである。
【図２】図２は、ＰＥＩ／Ｌ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２及びＰＥＩ／Ｄ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２のそれぞれについての円二色性（ＣＤ）スペクトルである。
【図３】図３は、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００、Ｄ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００及びＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００のそれぞれについての円二色性（ＣＤ）スペクトルである。
【図４】図４は、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００、Ｄ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００及びＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００のそれぞれについての紫外−可視吸収スペクトルである。
【図５】図５は、キラルな金属シリコンであるＬ−Ｓｉ、及びＬ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００の円二色性（ＣＤ）スペクトルである。
【図６】図６は、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００についての透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）での観察画像であり、上段が低分解率での画像であり、下段が高分解率での画像である。
【図７】図７は、Ｌ−Ｓｉについての透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）での観察画像であり、上段が低分解率での画像であり、下段が高分解率での画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るキラルな固体金属及びキラルな固体複合体の一実施形態、並びにキラルな固体金属の製造方法及びキラルな固体複合体の製造方法の一実施態様について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態及び実施態様に限定されるものではなく、本発明の範囲において適宜変更を加えて実施することができる。
【００２３】
＜キラルな固体金属＞
まずは、本発明に係るキラルな固体金属の一実施形態について説明する。本発明に係るキラルな固体金属は、主として珪素からなり、上記珪素が結晶性であって、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察されることを特徴とする。つまり、本発明に係るキラルな固体金属は、固体の金属シリコン（珪素）であり、より具体的には粉末状態の金属シリコンである。
【００２４】
通常、金属シリコンは、単結晶、多結晶又はアモルファスの形態をとり、これらが自然にキラリティーを示す（すなわち、円二色性スペクトル測定において円二色性が観察される）ようになることはない。しかしながら、既に述べたように、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて調製された酸塩基型錯体のキラル超分子結晶に対して、加水分解性の珪素化合物を作用させてその加水分解物の層をキラル超分子結晶の表面に形成させ、さらにこれを焼成して得たキラルなシリカ粒子を還元剤で還元した後で、還元されなかったシリカをフッ化水素酸で溶出させるという手法により得られた金属シリコンは、意外にも、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察され、キラリティーを備えるものであることが本発明者らの検討によって明らかになった。
【００２５】
つまり、キラル超分子結晶を鋳型としてその表面にシリカを生成させると、得られたシリカには鋳型であるキラル超分子結晶のキラリティーが転写され、そのようにして転写されたキラリティーは、還元操作等を行った後でも維持されていることが本発明者らの検討により明らかになった。本発明はこのような知見によってなされたものである。なお、このキラリティーは、それ自身がキラリティーを持たない化合物又は原子（本発明の場合は珪素原子）が、結晶化される際にある規則性をもって配置されることにより発現されたものと考えられ、驚くべきことに、それは乳鉢等を用いて粉砕状態とされた後であっても失われるものでない。
【００２６】
このような安定なキラリティーは、キラルシリカでも、それを還元して得られたキラルな金属シリコンでも同様に観察される。こうしたキラリティーが観察される理由は、必ずしも明らかではないものの、おおよそ次のようなものと推察される。キラルシリカには、酸素原子−珪素原子で構成された、かなり安定な短いキラル軸（螺旋軸となっている可能性がある。）が存在し、それ故キラルシリカでは円二色性が観察されると推察されるが、還元に伴ってこのキラル軸から酸素原子が脱離してその構造が変化してもなおそのキラリティーは維持され、珪素原子−珪素原子で構成された新しいキラル軸が形成されるためと考えられる。このときの詳細な構造は不明だが、驚くべきことに、キラルな金属シリコンの円二色性スペクトルにおける信号はかなり強いものであり、測定の際のキラルな金属シリコンの濃度がわずか７．６質量％であっても顕著な円二色性信号が得られる一方で、キラルな金属シリコンの前駆体ともいえるキラルシリカでは、４０質量％程度まで濃度を増加させないと円二色性信号をうまく拾うことができない。なお、本発明のキラルな固体金属の製造方法については後述する。
【００２７】
本発明のキラルな固体金属は、主として珪素からなる。つまり、ここでいう固体金属とは金属シリコンを意味する。「主として」とは、不純物として含まれ得る他の原子やシリカ等を除外して、の意である。よって、不純物と見なせる程度の含有量であり、本発明の効果に影響を与えない程度であれば他の化学種を含んだとしても本発明の範囲に含まれる。この場合、固体金属に含まれる珪素の含有量、すなわち珪素の純度は７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、８５質量％以上がさらに好ましい。特に、金属シリコンは、空気中において容易に酸化されて、その表面にＳｉ−ＯＨ又はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ等の化学種を生じがちであり、表面積の大きな粉末状であれば不純物である酸素原子の存在比率がどうしても高くなる。このとき、場合によっては得られた固体金属のうち１０質量％以上を酸素原子が占めることもある。このような場合であっても、酸化によって結合した酸素原子の質量を除いた純度が上記の範囲であれば、その金属シリコンは本発明の範囲に含まれるものとする。また、この珪素は結晶性である。ここでいう結晶性とは、ＸＲＤ（Ｘ線回折）測定において、結晶化した珪素原子由来のピークが観察されれば足り、一部に非晶質の珪素が含まれていたとしても本発明の範囲に含まれる。なお、本発明の固体金属の結晶性は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の高分解観察により確認することもできる。この場合、その結晶性は、珪素結晶由来の格子縞模様から確認することができる。
【００２８】
本発明のキラルな固体金属は、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察されることを特徴とする。これは、本発明のキラルな固体金属がキラリティーを備えることを意味する。円二色性は、典型的には、円二色性スペクトルの測定において正又は負のコットン効果として観察されることになる。
【００２９】
なお、本発明のキラルな固体金属は固体の粒子であるので、円二色性スペクトル観察を行うに際しては、この金属酸化物構造体を乳鉢等ですり潰して粉末状とし、この粉末をＫＣｌやＫＢｒの固体中に分散させた上で、拡散反射円二色性（ＤＲＣＤ）分光装置を用いて観察を行うことになる。興味深い点は、このようにキラルな固体金属を粉砕して粉末状とした後であっても円二色性スペクトルにおいてキラリティーが観察されることである。このことから本発明のキラルな固体金属は、原子の配列といったレベルにおいて構造的なキラリティーを備えているといえる。
【００３０】
本発明のキラルな固体金属は、金属シリコンであり、半導体材料として光電変換や多様なデバイスに用いることができるものだが、それ自身がキラリティーを備えるという点で従来にない特異な材料といえる。最近の学術研究において、キラルな磁気材料ではアキラルな磁気材料では見られない物性（スキルミオン）が発現することが報告されており（”Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｒａｔｃｈｅｔ  Ｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｓｋｙｒｍｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌ  ａｎｄ  Ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｍａｇｎｏｎ  Ｈａｌｌ  Ｅｆｆｅｃｔ”，Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１３，ｄｏｉ：１０．１０３８／ｎｍａｔ３８６２）、半導体や導体においてもキラリティーを付与させることにより予期せぬ現象が発現される可能性がある。
【００３１】
＜キラルな固体複合体＞
次に、本発明に係るキラルな固体複合体の一実施形態について説明する。本発明に係るキラルな固体複合体は、主として珪素及び酸化珪素からなり、上記珪素が結晶性であって、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察されることを特徴とする。つまり、本発明に係るキラルな固体複合体は、固体の金属シリコン（珪素）と、固体の金属酸化物であるシリカ（酸化珪素）との複合体であり、より具体的には粉末状態の複合体である。
【００３２】
既に説明したキラルな固体金属（金属シリコン）は、キラルなシリカ粒子を調製してからこれを還元し、さらにフッ化水素酸を用いて未反応のシリカを溶出させて調製される。本発明のキラルな固体複合体は、上記の手順から、フッ化水素酸を用いて未反応のシリカを溶出させる最後の工程を省いたものであり、還元体である金属シリコンと未反応（非還元）体であるシリカとを含む固体である。このような固体は、上記のキラルな固体金属の前駆体として用いられるものであり、上記のキラルな固体金属と同様にキラリティーを備える。なお、本発明のキラルな固体複合体の製造方法については後述する。
【００３３】
本発明のキラルな固体複合体は、主として珪素及び酸化珪素からなる。つまり、ここでいう固体複合体とは、金属シリコンとシリカとの複合体を意味する。「主として」とは、不純物として含まれ得る他の原子等を除外して、の意である。よって、不純物と見なせる程度の含有量であり、本発明の効果に影響を与えない程度であれば他の化学種を含んだとしても本発明の範囲に含まれる。この場合、固体金属に含まれる珪素及び酸化珪素の含有量は、合計で、９０質量％以上が好ましく、９５質量％以上がより好ましく、９８質量％以上がさらに好ましい。また、ここに含まれる珪素は結晶性である。ここでいう結晶性とは、ＸＲＤ（Ｘ線回折）測定において、結晶化した珪素原子由来のピークが観察されれば足り、一部に非晶質の珪素が含まれていたとしても本発明の範囲に含まれる。
【００３４】
本発明のキラルな固体複合体は、２００〜８００ｎｍの波長範囲の少なくともいずれかにおける円二色性スペクトル測定において円二色性が観察されることを特徴とする。このことについては、上述のキラルな固体金属にて既に説明したのと同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００３５】
本発明のキラルな固体複合体に含まれる（キラルな）金属シリコンは、結晶性であり、キラルな固体複合体のＸＲＤ（Ｘ線回折）測定においてシリコン（珪素）結晶由来のピークが観察される。より具体的には後述の実施例で述べるが、本発明のキラルな固体複合体では、２θ＝２８°付近、４６°付近、５６°付近に比較的大きなピークが観察される。また、本発明のキラルな固体複合体の結晶性は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の高分解観察により確認することもできる。この場合、結晶性は、珪素結晶由来の格子縞模様から確認することができる。
【００３６】
本発明のキラルな固体複合体は、それ自身がキラリティーを備えるという特異な金属及び金属酸化物の固体なので、キラルな反応場を提供する触媒としての活用が期待される他、上述のキラルな固体金属と同様に、半導体にキラリティーが付与されたことにより予期せぬ現象が発現される可能性もある。さらには、本発明のキラルな固体複合体は、上述のキラルな固体金属の前駆体としても利用可能である。
【００３７】
＜キラルな固体金属の製造方法＞
次に、本発明に係るキラルな固体金属の製造方法の一実施態様について説明する。この製造方法は、上述のキラルな固体金属を調製する方法であり、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、上記キラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させるゾルゲル法により、上記キラル超分子結晶の表面に上記珪素化合物の加水分解物の層を形成させるゾルゲル工程と、上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させるとともに上記加水分解物の層をシリカに転換させてシリカの構造体を得る焼成工程と、上記シリカの構造体と還元剤との混合物を調製した後、この混合物を加熱して上記構造体に含まれるシリカの一部を還元することで、シリカ及び珪素を含んだ固体複合体を得る還元工程と、上記還元工程を経た固体複合体にフッ化水素酸を作用させ、上記還元工程で還元されなかったシリカを溶解除去して主として珪素からなる固体金属を得る除去工程と、を備える。以下、これらの工程について説明する。
【００３８】
［結晶生成工程］
結晶生成工程は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る工程である。
【００３９】
本発明で用いられる直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー（以下、単に「ポリマー」とも呼ぶ。）は、下記化学式で表される構造を分子内に備える。下記化学式で表される構造には二級のアミノ基が含まれ、このアミノ基の窒素原子が後述するキラルなジカルボン酸化合物に含まれるカルボキシル基と相互作用して酸塩基型の錯体を形成する。上記キラルなジカルボン酸化合物は、二個のカルボキシル基を備えた二塩基酸であり、二分子のポリマーに含まれるアミノ基のそれぞれと錯体を形成することができるので、ポリマーは、キラルなジカルボン酸化合物によって架橋される。その結果、複数のポリマーと複数のキラルなジカルボン酸化合物とが自己組織化した構造を備えた酸塩基型錯体型の超分子結晶が形成される。この超分子結晶は、上記キラルなジカルボン酸化合物に誘起された、構造的なキラリティーを備える。
【００４０】
【化１】
0006338280.tif 000002
（上記化学式中、ｎは１以上の整数である。）
【００４１】
本発明で用いられるポリマーは、分子内に上記化学式で示す直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えていれば足り、その他の部分の構造は特に問わないので、線状構造はもちろん、星状、櫛状の構造であってもよく、上記化学式からなるホモポリマーであってもよいし、他の繰り返し単位も備えた共重合体であってもよい。ポリマーが共重合体である場合、当該ポリマー中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格部分のモル比が２０％以上であれば安定な結晶を形成できるとの観点から好ましく、直鎖状ポリエチレンイミン骨格の繰り返し単位数が１０以上となるブロック共重合体であることがより好ましい。ポリマーは、上記化学式からなるホモポリマーであることが最も好ましい。
【００４２】
また、ポリマーとしては、後述するキラルなジカルボン酸化合物との間で結晶性の会合体を形成させる能力が高いほど好ましい。したがって、ポリマーは、ホモポリマーであっても共重合体であっても、上記化学式で示される直鎖状ポリエチレンイミン骨格部分に相当する部分の分子量が５００〜１，０００，０００程度の範囲であることが好ましい。これら直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーは、市販品を用いてもよいし、本発明者らが特開２００９−３００１７号公報等に開示した合成法によって得ることもできる。
【００４３】
本発明で用いられるキラルなジカルボン酸化合物は、既に述べたように、このジカルボン酸の備える２個のカルボキシル基が上記のポリマーを架橋して超分子結晶を形成させるとともに、このジカルボン酸化合物に由来する構造的なキラリティーを当該超分子結晶に誘起させる。ジカルボン酸化合物はＤ−体であってもＬ−体であってもよい。なお、ジカルボン酸化合物の光学純度は、必ずしも１００％ｅｅである必要はなく、９０％ｅｅ以上であることが好ましく、９５％ｅｅ以上であることがより好ましく、９８％ｅｅ以上であることがさらに好ましい。
【００４４】
ジカルボン酸化合物としては、２個のカルボキシル基と不斉炭素とを備えるものであればよく、４以上の炭素原子を備えることが好ましい。また、ジカルボン酸化合物としては、直鎖状であるか分枝状であるかを問わない。このようなジカルボン酸化合物としては、酒石酸、アルトラル酸、グルカル酸、マンナル酸、グルロン酸、イダル酸、ガラクタル酸、タルロン酸等が例示され、酒石酸が好ましく例示される。
【００４５】
本工程では、上述のポリマーとキラルなジカルボン酸化合物とを水中で作用させて、これらと水分子とからなる超分子結晶を形成させる。次に、このような超分子結晶を形成させるための一態様について説明する。この態様では、ポリマー水溶液調製小工程と、ジカルボン酸水溶液調製小工程と、混合小工程と、析出小工程と、を順次行う。以下、これらの工程について説明する。
【００４６】
ポリマー水溶液調製小工程では、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーの水溶液が調製される。このとき、水溶液を調製するのに用いる水は、加温されることにより、８０℃以上の熱水となっていることが好ましい。また、このとき用いられる直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーについては、既に述べた通りである。
【００４７】
ポリマーの水溶液を調製する手順の一例としては、ポリマーの粉末を蒸留水に加え、それを８０℃以上まで加熱することによってポリマーを溶解させることを挙げることができる。このとき、水溶液におけるポリマーの濃度は、０．５〜８質量％の範囲であることが好ましいが、特に限定されない。
【００４８】
調製されたポリマーの水溶液は、加温された状態のままで、後述の混合小工程に付される。
【００４９】
ジカルボン酸水溶液調製小工程は、特に限定されないが、上記のポリマー水溶液調製小工程と並行して行われることが好ましい。この小工程では、上述のジカルボン酸化合物の水溶液を調製する。ここで用いられるジカルボン酸化合物はキラル（光学活性体）である。なお、水溶液を調製するのに用いる水は、加熱されることにより、８０℃以上の熱水となっていることが好ましい。
【００５０】
ジカルボン酸化合物の水溶液を調製する手順の一例としては、当該ジカルボン酸化合物の粉末を蒸留水に加え、それを８０℃以上まで加熱することによってジカルボン酸化合物を溶解させることを挙げることができる。このとき、水溶液におけるジカルボン酸化合物の濃度は、０．５〜１５質量％の範囲であることが好ましいが、特に限定されない。
【００５１】
調製されたジカルボン酸化合物の水溶液は、加温された状態のままで、後述の混合小工程に付される。
【００５２】
混合小工程では、上記のポリマーの水溶液とジカルボン酸化合物の水溶液とを混合させて混合水溶液を得る。このとき、混合される２つの水溶液は、いずれも８０℃以上程度の温度に加温されていることが好ましい。
【００５３】
ポリマーの水溶液とジカルボン酸化合物の水溶液とを混合させる際、ポリマーの直鎖状ポリエチレンイミン骨格に含まれる二級アミノ基１当量に対して、ジカルボン酸化合物に含まれるカルボキシル基が、０．５〜１．５当量であることが好ましく、０．９〜１．１当量であることがより好ましく、１当量であることがさらに好ましい。
【００５４】
この小工程で調製された混合水溶液は、析出小工程に付される。
【００５５】
析出小工程では、混合小工程で得られた混合水溶液中にポリマーとジカルボン酸化合物との酸塩基型錯体を析出させる。この酸塩基型錯体は、既に述べたように、キラルな超分子結晶（キラル超分子結晶）である。
【００５６】
この小工程を行うにあたり、加温された状態である混合水溶液を徐々に冷却させる。このときの冷却方法については、特に限定されるものでないが、一例として空気雰囲気下で自然冷却して室温まで水温を下げる方法を挙げることができる。この過程で水溶液中に白い固体が析出するが、この固体は、ナノサイズである酸塩基型錯体の結晶（超分子結晶）が凝集してできた多孔質の複合体である。なお、上記のように自然冷却を行うに際して、混合された水溶液を静置したまま放置してもよいし、当該水溶液に撹拌や振動を与えることによって固体の析出を促進してもよい。得られた白色の析出物は、濾別等の手段により単離される。単離された後の析出物を蒸留水やエタノール、アセトン等の有機溶媒で適宜洗浄し、乾燥させてもよい。
【００５７】
結晶生成工程で得られたキラル超分子結晶は、ゾルゲル工程に付される。
【００５８】
［ゾルゲル工程］
ゾルゲル工程は、上記キラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させるゾルゲル法により、上記キラル超分子結晶の表面に上記珪素化合物の加水分解物の層を形成させる工程である。
【００５９】
本工程で用いられる加水分解性の珪素化合物は、水と反応することにより加水分解され、ゾルゲル反応を生じさせるものであればよい。このような化合物としては、テトラメトキシシラン、トリメトキシシラン、ジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリエトキシシラン、ジエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、トリプロポキシシラン、ジプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、ジイソプロポキシシラン等のアルコキシシラン、ジクロロシラン、テトラクロロシラン等のハロゲン化シラン、オルトケイ酸テトラエチル等を挙げることができる。これらの珪素化合物は、一種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００６０】
本工程を実施するにあたり、上記結晶生成工程で得られたキラル超分子結晶は、上述の、加水分解性の珪素化合物との反応に付される。この反応は、水中に分散させたキラル超分子結晶に、加水分解性の珪素化合物、又は加水分解性の珪素化合物と水との混合物を加えて室温で撹拌することにより行われる。この過程で加水分解性の珪素化合物は、ゾルゲル反応を生じ、キラル超分子結晶の表面に加水分解物の層を形成させる。この層に含まれる加水分解物としては、珪素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）とからなるポリマー［（−Ｓｉ−Ｏ−）ｎ］や、珪素の水酸化物等が含まれる。
【００６１】
キラル超分子結晶と加水分解性の珪素化合物との混合比は、特に限定されず、キラル超分子結晶のほぼ全体に加水分解物の層が形成されるように適宜調節すればよい。このような混合比の一例として、加水分解性の珪素化合物としてテトラメトキシシランを用いた場合には、３ｇ程度のキラル超分子結晶が分散された１００ｍＬの水に対して、３ｍＬのテトラメトキシシランと２００ｍＬの水との混合物を加えることを挙げられるが、特に限定されない。
【００６２】
ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶は、焼成工程に付される。
【００６３】
［焼成工程］
焼成工程は、上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させるとともに上記加水分解物の層をシリカに転換させてシリカの構造体を得る工程である。なお、ここでいうシリカの構造体とは、ミクロな視点では上記キラル超分子結晶を鋳型とした形状からなるナノオーダーからマイクロオーダーの粒子であり、マクロな視点ではこれらの粒子の凝集した粒子として観察されるものであるが、ここではシリカが何らかの形状を持ったものであるという程度の意味として用いる。
【００６４】
この工程で行われる焼成により、鋳型となったキラル超分子結晶が熱分解により蒸発し、鋳型の回りに存在する加水分解物の層が熱により転換された、キラルなシリカ構造体（粒子）のみが残る。なお、上記のように、ゾルゲル工程を経た加水分解物の層は珪素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）とからなるポリマーや珪素の水酸化物等だったが、この工程における焼成を経ることにより、これらがシリカに変換されるとともに、初期の頃はアモルファス状態だったシリカが結晶化してキラルなシリカの構造体となる。
【００６５】
焼成の条件としては３００〜８００℃程度にて空気雰囲気で加熱することを挙げることができるが、特に限定されない。
【００６６】
焼成工程を経たシリカの構造体は、還元工程に付される。
【００６７】
［還元工程］
還元工程は、上記シリカの構造体と還元剤との混合物を調製した後、この混合物を加熱して上記構造体に含まれるシリカの一部を還元することで、シリカ及び珪素を含んだ固体複合体を得る工程である。
【００６８】
この工程で行われる還元により、キラルなシリカの構造体に含まれるシリカの一部が金属シリコン（珪素）に転換される。シリカの還元は一般に容易でないので、一度の還元操作により全てのシリカが還元されるわけではなく、一部のシリカは還元されずに残留する。上述の「上記構造体に含まれるシリカの一部を還元する」とは、このように、還元されずに残留するシリカが存在することを意味するものである。なお、還元されずに残留したシリカは、後述する除去工程にてフッ化水素酸により溶出除去（すなわちエッチング処理）される。
【００６９】
この工程で用いられる還元剤としては、シリカを還元できるものであれば特に限定されないが、マグネシウムの粉末を好ましく挙げることができる。還元剤としてマグネシウムの粉末を用いる場合、シリカ：マグネシウムのモル比が１：２〜１：３程度、好ましくは１：２．５程度となるように上記のキラルなシリカの構造体とマグネシウムの粉末とを乳鉢でよく混ぜ合わせて混合物とし、これを耐熱性のセラミック製容器中に入れて不活性ガス雰囲気下で加熱することを例示することができる。この場合、不活性ガスとしては窒素、アルゴン等が挙げられ、アルゴンが好ましく挙げられる。また、加熱する際の条件としては、５００〜８００℃にて、３〜５時間程度保持することを挙げられる。
【００７０】
この加熱処理の過程で、シリカが還元されて金属シリコンへと転換されるが、その生成物には還元剤が酸化された酸化物も含まれることになる。本発明の製造方法において、上述のようにマグネシウムの粉末が還元剤として好ましく用いられるが、その場合、上記の加熱処理における生成物には酸化マグネシウムが含まれることになる。したがって、目的物であるキラルな固体複合体（金属シリコンとシリカの混合物）を得るには、還元工程の最後にて、還元剤が酸化して生成した酸化物に応じた処理を施してこれを除去しておくことが好ましい。このような除去は公知の方法を用いて容易に行うことが可能であるが、上記のように還元剤としてマグネシウムの粉末を選択すれば、生成物を酸の溶液で処理するだけで酸化物である酸化マグネシウムを除去できるので簡便である。このような酸としては、エタノール等の有機溶媒に含まれた１Ｍ塩酸を好ましく例示できる。
【００７１】
この工程を経ることにより、キラルなシリカの構造体に含まれるシリカの一部が還元により金属シリコン（珪素）に転換され、シリカと金属シリコンとを含むキラルな固体複合体が得られる。この固体複合体は、除去工程に付される。
【００７２】
［除去工程］
除去工程は、上記還元工程を経た固体複合体にフッ化水素酸を作用させ、上記還元工程で還元されなかったシリカを溶解除去して主として珪素からなる固体金属を得る工程である。
【００７３】
この工程を経ることにより、上記固体複合体に含まれるシリカがフッ化水素酸により溶出され、主として金属シリコン（珪素）からなるキラルな固体金属が得られる。言い換えれば、フッ化水素酸を用いて、シリカと金属シリコンとからなるキラルな固体複合体からシリカをエッチングしてキラルな固体金属を得る工程である。
【００７４】
固体複合体にフッ化水素酸を作用させるに際しては、まず、処理対象である固体複合体を水系溶媒に懸濁させ、その後この懸濁液にフッ化水素酸を添加して作用させればよい。固体複合体を懸濁させるに際しては、懸濁性を高めるために水溶性の有機溶媒を加えてもよい。このような有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の各種の低級アルキルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等が挙げられ、これらの中でもアセトンが好ましく挙げられる。
【００７５】
懸濁液に添加するのに用いるフッ化水素酸は、市販のもの（約４８ｗｔ％）でも、これを適宜希釈したものでもよい。懸濁液中へのフッ化水素酸の添加量や溶解除去のための反応時間については、シリカの溶出状況に応じて適宜設定すればよいが、一例として、１０ｍＬの水と１０ｍＬのアセトンの混合溶液に０．２ｇ程度の固体複合体を懸濁させ、これに１０ｗｔ％のフッ化水素酸を添加して１０時間程度撹拌して反応させる態様を挙げることができる。反応終了後、遠心分離等の公知の手段により固体部分を回収し、これを適宜洗浄することで、主として金属シリコンからなるキラルな固体金属が得られる。本発明における還元後の金属シリコンはナノスケールであり、それ故、その表面は空気中で酸化されやすい傾向にある。このため、その表面にはＳｉ−ＯＨ又はＳｉ−Ｏ−Ｓｉの結合が存在し得るが、この場合であっても勿論本発明の範囲に含まれる。
【００７６】
＜キラルな固体複合体の製造方法＞
最後に、本発明に係るキラルな固体複合体の製造方法の一実施態様について説明する。この製造方法は、上述のキラルな固体複合体を調製するための方法であり、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を得る結晶生成工程と、上記キラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させるゾルゲル法により、上記キラル超分子結晶の表面に上記珪素化合物の加水分解物の層を形成させるゾルゲル工程と、上記ゾルゲル工程を経たキラル超分子結晶を焼成することで、有機物であるキラル超分子結晶を分解させるとともに上記加水分解物の層をシリカに転換させてシリカの構造体を得る焼成工程と、上記シリカの構造体と還元剤との混合物を調製した後、この混合物を加熱して上記構造体に含まれるシリカの一部を還元することで、シリカ及び珪素を含んだ固体複合体を得る還元工程と、を備える。
【００７７】
すなわち、本発明のキラルな固体複合体の製造方法は、上述のキラルな金属固体の製造方法から除去工程を除いたものと同一であり、結晶生成工程、ゾルゲル工程、焼成工程及び還元工程の内容については上述のキラルな金属固体の製造方法と共通である。そのため、ここではこれらの工程に関する説明を省略する。本発明の製造方法により、キラルなシリカの構造体に含まれるシリカの一部が還元されて金属シリコン（珪素）に転換され、シリカと金属シリコンとを含むキラルな固体複合体が得られる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例を示すことにより本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００７９】
［直鎖状ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）の合成］
市販のポリエチルオキサゾリン（質量平均分子量５０，０００、平均重合度約５００、Ａｌｄｒｉｃｈ社製）３０ｇを５Ｍの塩酸水溶液（１５０ｍＬ）に溶解させた。その溶液をオイルバスにて９０℃に加温し、その温度で１０時間撹拌した。反応溶液にアセトン（５００ｍＬ）を加えてポリマーを完全に沈殿させ、それを濾別し、メタノールで３回洗浄して白色のポリエチレンイミンの粉末を得た。得られた粉末を１Ｈ−ＮＭＲ（重水）にて分析したところ、ポリエチルオキサゾリンの側鎖のエチル基に由来した１．２ｐｐｍのピーク（ＣＨ３）と２．３ｐｐｍのピーク（ＣＨ２）とが完全に消失していることが確認された。したがって、得られたポリマーでは、ポリエチルオキサゾリンが完全に加水分解され、ポリエチレンイミンに変換されたことが示された。
【００８０】
ポリエチレンイミンの粉末を蒸留水（５０ｍＬ）に溶解し、撹拌しながら、その溶液に１５％アンモニア水（５００ｍＬ）を滴下した。その混合液を一晩放置した後、沈殿したポリマー会合体粉末を濾過し、そのポリマー会合体粉末を冷水で３回洗浄した。洗浄後の結晶粉末をデシケータ中で室温乾燥することで、直鎖状ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）を得た。収量は２２ｇ（結晶水含有）であった。なお、ポリマー会合体とは、ポリエチレンイミン分子同士が、その分子に含まれる２級アミノ基を介した水分子との水素結合により架橋されたものであり、高い結晶性を備える超分子錯体である。また、ポリオキサゾリンの加水分解により得られるポリエチレンイミンでは、その側鎖だけが化学反応し、その主鎖には変化がない。したがって、ＰＥＩの重合度は加水分解前の約５００と同様である。
【００８１】
［キラル超分子錯体の調製、及びそれに対するゾルゲル処理］
スクリュー管にＰＥＩを１．２６４ｇ（二級アミノ基として１６ｍｍｏｌ）及び蒸留水１６ｍＬを加え、８０℃付近を維持するよう加熱しながら撹拌し、均一な溶液を得た。この溶液にＤ−酒石酸を１．２００ｇ（８ｍｍｏｌ）加え、８０℃付近を維持するよう加熱しながら２〜３分間撹拌した。得られた溶液を室温にて自然冷却し、白色固体を得た。遠心分離器を用いて蒸留水で２回、ＩＰＡ（イソプロパノール）で２回洗浄してからこの白色固体を回収した。これはＰＥＩとＤ−酒石酸（Ｄ−Ｔａｒｔ）との酸塩基型のキラル超分子結晶であり、以降これをＰＥＩ／Ｄ−Ｔａｒｔと呼ぶ。その後、この白色固体に蒸留水８０ｍＬを加え、ＰＥＩ／Ｄ−Ｔａｒｔの分散液を得た。
【００８２】
この分散液にテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）を１２ｍＬ滴下し、室温で３．５時間撹拌した。その後、遠心分離器を用いて蒸留水で２回、ＩＰＡで２回洗浄することで洗浄してから白色固体を回収した。この白色固体は、キラル超分子結晶であるＰＥＩ／Ｄ−Ｔａｒｔの表面にＴＭＯＳの加水分解物の層が形成されたものであり、以降これをＰＥＩ／Ｄ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２と呼ぶ。その後、この白色固体を６０℃にて一晩減圧乾燥して、ＰＥＩ／Ｄ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２を得た。
【００８３】
また、Ｄ−酒石酸に代えてＬ−酒石酸を用いたこと以外は上記と同様の手順にて、ＰＥＩ／Ｌ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２を得た。
【００８４】
［キラルシリカの調製］
ＰＥＩ／Ｄ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２をセラミック製容器に入れ、これを空気雰囲気下において５時間かけて８００℃まで昇温し、その後３時間この温度を保持し焼成した。これにより、キラルなシリカであるＤ−ＳｉＯ２を得た。同様の操作をＰＥＩ／Ｌ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２についても行い、キラルなシリカであるＬ−ＳｉＯ２を得た。
【００８５】
［キラルな固体複合体の調製（キラルシリカの還元）］
０．２０ｇのＤ−ＳｉＯ２と０．２０ｇのマグネシウム粉末とを乳鉢に入れ（モル比：ＳｉＯ２：Ｍｇ＝１：２．５）、１０分間乳棒で摺り合わせて灰色粉末を得た。その灰色粉末をセラミック製容器に入れ、アルゴン雰囲気下にて６００℃まで１０℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱した後、３時間その温度を保持した。冷却後、得られた固体を、エタノールを溶媒とした１Ｍ塩酸中に投入し、一晩撹拌した。その後、遠心分離器を用いて蒸留水で１回、アセトンで１回洗浄してから固体を回収した。この固体を６０℃にて一晩減圧乾燥して、キラルな固体複合体であるＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉ粉末を得た。また、加熱温度を５００℃とし、反応時間を６時間として同様の操作を行った。さらに、Ｄ−ＳｉＯ２に代えてＬ−ＳｉＯ２を用いて、６００℃及び５００℃のそれぞれの反応温度について同様の操作を行い、キラルな固体複合体であるＬ−ＳｉＯ２−Ｓｉ粉末を得た。このように、Ｄ−体及びＬ−体の２種について、それぞれ６００℃及び５００℃で加熱処理を行って４種のキラルな固体複合体を得た。これらのサンプルのそれぞれについて、表１に示すサンプル名を付与するものとした。
【００８６】
【表１】
0006338280.tif 000003
【００８７】
［キラルな金属シリコンの調製］
６００℃の加熱処理を行って得られたＬ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００粉末を、フッ化水素酸を含む溶液（１０ｍＬの水＋１０ｍＬのアセトン＋２ｍＬの１０ｗｔ％ＨＦ）に加え、１０時間撹拌した後に遠心分離器を用いて蒸留水で１回、アセトンで１回洗浄してから固体を回収した。この固体を６０℃にて一晩減圧乾燥して、キラルな金属シリコンであるＬ−Ｓｉ粉末を得た。
【００８８】
［粉末ＸＲＤ測定］
Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００、Ｄ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００及びＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００のそれぞれについて、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）の測定を行った。その結果を図１に示す。図１に示すように、Ｌ−体及びＤ−体のいずれについても回折ピークが観察され、これらのサンプルが結晶性を備えていることがわかる。そして、いずれについても熱処理温度が５００℃のものよりも６００℃のものの方がより大きな回折ピークを示したことから、このピークを示す結晶は還元処理の際の熱処理で成長したものと考えられ、この変化が、還元で生成した金属シリコンの結晶が成長するのに伴ってもたらされたものと推察された。
【００８９】
［固体円二色性（ＣＤ）スペクトル測定］
ＰＥＩ／Ｌ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２及びＰＥＩ／Ｄ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２のそれぞれについて、ＫＣｌ中にサンプルを４０質量％の濃度で分散させた粉末を調製し、円二色性（ＣＤ）スペクトル測定を行った。その結果を図２に示す。また、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００、Ｄ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００及びＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００のそれぞれについて、ＫＣｌ中にサンプルを７．６質量％の濃度で分散させた粉末を調製し、ＣＤスペクトル測定を行った。その結果を図３に示す。さらに、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００、Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００、Ｄ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００及びＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−５００のそれぞれについて、上記のＣＤスペクトル測定の際に同時に測定された紫外−可視吸収スペクトルを図４に示す。
【００９０】
図２及び図３に示すように、測定したサンプルのいずれも紫外又は可視光領域に円二色性が観察され、これらのスペクトルはＬ−体とＤ−体とで互いに正負が反転していることがわかる。このことから、これらのサンプルではキラルな超分子結晶を鋳型としたことによるキラリティーが保持されていることがわかる。とりわけ、Ｌ−又はＤ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２を還元処理して得られたＬ−又はＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉの各サンプルでは、還元処理を経てもなおキラリティーが維持されており、さらに驚くべきことに、還元前のＬ−又はＤ−Ｔａｒｔ＠ＳｉＯ２が４０質量％のサンプル濃度でＣＤ信号が得られている（図２）のに対して、これを還元したＬ−又はＤ−ＳｉＯ２−Ｓｉの各サンプルではわずか７．６質量％のサンプル濃度で十分な強度のＣＤ信号が得られる結果となった（図３）。このことから、還元して得られた金属シリコンが高度なキラリティーを備えていることが理解できる。また図３を参照すると、５００℃で還元処理を行ったサンプルよりも、上記のように金属シリコンの結晶化がより進んでいると考えられる６００℃のサンプルの方が大きなＣＤ信号を示していることがわかり、このキラリティーが金属シリコンの結晶配列に基づいて発現されているものと推察される。
【００９１】
次に、キラルな金属シリコンであるＬ−Ｓｉについて、ＫＣｌ中にサンプルを５質量％未満となる濃度で分散させた粉末を調製し、ＣＤスペクトル測定を行った。その結果を図５に示す。なお、図５では、比較のためにＬ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００のＣＤスペクトルの結果（図３に示したものと同じであり、測定濃度７．６質量％である。）も併せて示している。図５を参照するとわかるように、シリカをフッ化水素酸で除去したＬ−Ｓｉについても、その処理前となるＬ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００と同符号のＣＤ信号が観察され、キラリティーが保持されていることがわかる。このことから、本発明の製造方法により、キラリティーを備えた金属シリコンが調整可能であることが理解される。
【００９２】
［透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による結晶の観察］
キラルな固体複合体であるＬ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００、及びキラルな金属シリコンであるＬ−Ｓｉのそれぞれについて透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察を行った。Ｌ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００についての観察結果を図６に、Ｌ−Ｓｉについての観察結果を図７にそれぞれ示す。なお、図６及び図７のいずれについても、低分解率での画像を上段に示し、高分解率での画像を下段に示した。
【００９３】
図６及び図７に示すように、キラルな固体複合体であるＬ−ＳｉＯ２−Ｓｉ−６００、及びキラルな金属シリコンであるＬ−Ｓｉのいずれについても、高分解率の画像を参照すると珪素の結晶に由来する格子縞が明確に観察された。このことから、キラルな固体複合体及びキラルな金属シリコンのいずれについても、そこに含まれる珪素が結晶状体であることが示された。また、ＴＥＭ観察中のサンプルをＥＤＸにより分析したところ、Ｌ−Ｓｉサンプルの珪素含有量は８９．２２質量％であり、酸素含有量は１０．７７質量％だった。このことは、金属シリコンの表面が酸化された状態（Ｓｉ−ＯＨやＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）となっていることを示唆すると考えられる。
【図１】
0006338280.tif 000004
【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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