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ナノ材料とは?

なのざいりょう

ナノ材料とは、1〜100ナノメートル(nm)スケールの構造を持つ材料の総称で、通常の材料とは異なる特異な物理的・化学的特性を示すことが特徴です。

ナノ材料(nanomaterials)とは、少なくとも一方向の寸法が1〜100ナノメートル(nm)の範囲に収まる構造を持つ材料のことです。1ナノメートルは10億分の1メートルであり、原子数個〜数百個分に相当する極めて微細なスケールです。

ナノスケールの材料は、同じ化学組成でもバルク(塊状)の材料とは異なる特異な性質を示します。これは表面積に対する体積の比率(比表面積)が飛躍的に大きくなること、量子効果が顕著になることなどによります。たとえば金のナノ粒子は、バルク金の金色とは異なり、粒径によって赤・紫・青などに発色します。

主なナノ材料の種類と特徴は以下の通りです。

  • カーボンナノチューブ: 炭素原子が筒状に配列した構造で、鉄の数十倍の引張強度と優れた電気伝導性を持つ
  • グラフェン: 炭素原子が蜂の巣状に並んだ単原子層の材料で、透明性・強度・電気伝導性が優れる
  • ナノ粒子: 金・銀・酸化チタンなどの超微細粒子で、触媒・抗菌・光学用途に利用
  • 量子ドット: 半導体のナノ粒子で、サイズによって発光色が変化する

ナノ材料は電子デバイス・医薬品デリバリー・太陽電池・構造材料・化粧品など多岐にわたる分野で実用化・研究開発が進んでいます。一方で、ナノ粒子の生体・環境への影響(ナノトキシコロジー)に関する安全性評価も重要な研究課題となっています。

使い方・例文

日焼け止めに配合される酸化チタンのナノ粒子や、がん治療における薬物をナノカプセルに封入して病巣に届けるナノ医薬品などが、身近なナノ材料応用の例です。

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最終更新:

くわしい解説記事 ナノ材料とは?1〜100ナノメートルの世界が生む新素材の仕組みと応用分野

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