自己集合：分離するブロック分子

分子レベルの相互作用に起因する形態学的秩序は、液晶やブロック共重合体の特徴である。ブロック共重合体では、ブロック間の不適合性から界面エネルギーを最小にする相分離が生じるのに対して、液晶では、分子配向が分子間相互作用を仲介する。今回、Berrocalたちは、ナフタレンジイミド（硬いブロック）とオリゴジメチルシロキサン（軟らかいブロック）という不適合ブロックからなる分子が集合して明確な形態を作る中間領域を調べている。

著者たちは、2種類のこうした化合物を調べた。1つは、さまざまな長さのジメチルシロキサンによって、1つか2つのナフタレンジイミド基の両端が蓋をされているもの。もう1つは、ナフタレンジイミド基がジメチルシロキサン・オリゴマーの終端になっているものである。前者では、硬い部分のπ–πスタッキングによって自己集合挙動が駆動され、柱の間の体積をオリゴマー鎖が占める柱状構造体が形成される。後者では、そうした構造にはならず、自己集合して層状形態になり、硬いブロックの間の分子間相互作用は見られない。意外なことに、どちらの場合も、こうした特徴の大きさは10 nm未満であった。

Berrocalたちは、複数の特性評価手法と理論研究を用いて、今回のブロック分子の形態は、ブロック共重合体の場合のような、界面エネルギーの最小化によるものではないことを示している。むしろ、そうした形態は、硬いブロックが結晶化する傾向と、硬いブロックと軟らかいブロックの間の熱力学的非適合性の相互作用に起因し、液晶が共有する特徴である分子間相互作用の配向に強く依存する。