ナノマテリアル

ナノマテリアルとは

ナノマテリアルとは、粒径が1～100nm（ナノメートル）という極めて微細な粒子で構成された材料の総称です。このサイズ領域では、物質はバルク（塊）状の場合とは異なる特異な性質を示すことが知られており、その機能性を利用した応用研究が活発に行われています。

より詳細には、ナノマテリアルは「非結合状態、または強凝集体（アグリゲート）もしくは弱凝集体（アグロメレート）であり、個数濃度のサイズ分布において、50%以上の粒子が1つ以上の外形において1nmから100nmのサイズ範囲である粒子を含む、自然由来、偶発的、または製造された材料」と定義されることもあります。

ナノマテリアルの特徴

ナノマテリアルの最大の特徴は、その微細なサイズにあります。物質をナノスケールまで微細化すると、表面積が著しく増大し、量子効果などの特異な現象が顕著になります。これにより、バルク状の物質とは異なる、電気的、磁気的、光学的、機械的な性質が発現します。

例えば、酸化チタンや酸化亜鉛といった半導体材料も、ナノ粒子化することで、高い触媒活性や光触媒効果を示すようになります。これらの性質を利用し、太陽電池や環境浄化などの分野で応用が進められています。

ナノマテリアルの種類

ナノマテリアルには、さまざまな種類が存在します。代表的なものとしては、以下のようなものが挙げられます。

酸化チタン
炭酸カルシウム
シリカ
カーボンブラック
酸化亜鉛
グラフェン
カーボンナノチューブ
フラーレン

これらの材料は、それぞれ異なる特性を持っており、用途に応じて使い分けられます。

ナノマテリアルの応用

ナノマテリアルは、その特異な性質を活かして、非常に幅広い分野で応用されています。

化粧品：紫外線遮蔽効果や質感向上などの目的で、酸化チタンや酸化亜鉛などのナノ粒子が利用されています。
触媒：反応効率を高めるために、ナノ粒子化した金属や酸化物が利用されています。
量子ドット：量子効果を利用した発光材料として、ディスプレイやバイオイメージングなどの分野で応用されています。
造影剤：医療分野における画像診断において、コントラストを高めるために利用されています。
ドラッグデリバリー：薬物を必要な場所に効率的に輸送するために、ナノカプセルなどが利用されています。
電子デバイス：導電性や半導体特性を活かして、トランジスタや太陽電池などの電子デバイスに利用されています。
複合材料：ゴム、樹脂、紙、インキ、塗料、シーラントなどの材料にフィラーとして混合され、強度や耐久性、機能性を向上させます。

ナノマテリアルの安全性

ナノマテリアルは、その特性から様々な可能性を秘めている一方で、安全性に関する懸念も存在します。バルク状では安全性が確認されている物質であっても、ナノ粒子となると、生体に対する影響が十分に解明されていない部分があります。そのため、ナノマテリアルの製造、使用、廃棄に関する安全対策が重要です。各国でリスク評価や規制策が検討されています。取り扱いには十分な注意が必要です。

関連項目

ナノ粒子
ナノシート
カーボンナノチューブ
酸化チタン
炭酸カルシウム
磁性流体
マイクロカプセル
白金ナノ粒子
金コロイド
原子層堆積

参考文献

小泉光恵, et al. "ナノマテリアルの最新技術." シーエムシー (2001).
千葉晶彦. "「材料科学の課題と展望~ ナノマテリアル・環境材料を中心として~」 生体用 Co 基合金の高機能化." まてりあ 46.3 (2007): 194-197.
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厚生労働省. "ナノマテリアルに対するばく露防止等のための予防的対応について." 労働基準局長通知 [基発第 0331013 号) 3 (2009): 312.
国武豊喜監, 下村政嗣, 山口智彦. "自己組織化ナノマテリアル." (2007).
甲田茂樹. "ナノマテリアル取扱いと労働衛生の課題." (2009): 13-15.
笠井均, 中西八郎. "ナノマテリアルハンドブック." NTS (2005): 590.

資料

ナノマテリアルの安全対策について
* ナノ物質に係る現状等について

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