層状の構造を持つ粘土鉱物は、層の間に陽イオン性の有機分子を取り込み（包接：図１）、サンドイッチのように層間に有機分子が入った２次元層状のナノ構造物を形成します。レーザー色素などの機能性色素も包接でき、固体色素レーザーなどの材料としての応用が考えられています。
レーザー色素は、濃度を高くすれば、発光強度を増すことができるはずですが、実際には、高濃度では分子が寄り集まった会合体が生じます。特に、分子が平行に並んだＨ会合では、レーザー発光の元となる蛍光発光が消失します。
実際に、レーザー色素のローダミン６Ｇを粘土鉱物（モンモリロナイトなどの層状ケイ酸塩化合物）の層間に導入すると、Ｈ会合体を生じ蛍光が見られなくなります。これは粘土層間が親水的で、有機物に対する親和性（親油性）が少なく、分子同士が寄り集まったためです。これを防ぐには、層間を有機物がなじんで分散しやすい親油的な環境に変える必要があります。このような考えから、あらかじめ親油的な長鎖アルキル基を持つ界面活性剤を層間に包接し（親油性粘土）、さらにローダミン６Ｇを包接させ、強い蛍光を発する複合材料を得ることができました。
このように、層間の環境（親水―親油性など）が会合形成や光学特性に大きく影響します。親油性をより制御するため、界面活性剤の種類を変えて合成した親油性粘土を使い、ローダミン６Ｇに類似のレーザー色素であるピロメテン色素で蛍光発光性を調べました。その結果、セチルトリメチルアンモニウムのような１本鎖の界面活性剤を含んだ親油性粘土の方が、２本の長鎖アルキル基の界面活性剤の場合より、最大の蛍光強度で一桁以上の強い蛍光を示すことがわかりました（図２）。
まだ、完全な制御が可能ではありませんが、より高度に、分子の配列・相互作用を制御し、固体の色素レーザーなどの材料としての応用を目指します。さらに、２次元層間に多くの分子を規則正しく並べることで、配向性を活かした材料への発展を考えています。 |
