まえがき
高分子材料は私たちの身の回りに れており，さまざまな形で生活を 支えている．従来の高分子は構造材料が主流であったが，昨今では機能 材料として使われる場合も多い．たとえば，スマートフォンなどに代表 される携帯端末の表示パネルは高分子なくしては実現できない．また， 端末内部にはさまざまな高機能粘着剤・粘着シートなどが使用されてい るが，これらは構造材料とも機能材料ともとらえることができる． わが国の科学技術基本計画を俯瞰すると，平成22年から27年まで の第4期ではグリーンイノベーション，ライフイノベーションが掲げ られ，「持続的な成長と社会の発展」が目的であった．高分子関連で考 えると，高分子固体電解質，セパレータ，高分子半導体，分離膜，血液 適合コーティング，細胞スキャフォールドなどが典型例であり，これ らの応用において，その表面および界面の設計・制御は極めて重要と なる．また，平成28年度からの第5期では，サイバーセキュリティ， IoT（Internet of Things）システム，ビッグデータ解析，AI（人工知 能），デバイス，ロボット，センサ，バイオテクノロジー，素材・ナノ テクノロジー，光・量子などがキーワードとなっており，超スマート社 会，いわゆるSociety 5.0の実現が目指されている．このような背景の もと，高分子材料・デバイスが小さく，薄くなることは間違いなく，こ れまでにも増して局所領域における高分子の構造・物性の重要性が高ま ることが予想される． 高分子の構造には階層があり，その結果，物性にも階層が存在する． また，それぞれに分布が存在した不均一な描像となっている．加えて， 物性の場合は時間で考えるのか，空間で考えるのかなどの議論も必要と なる．これらを体系化し理解することは高分子科学の醍醐味であるが， 本書の範囲を超えている．ここでは，局所領域をナノ空間のサイズに限 定して考える．分子量にも依存するが，分子鎖一本の空間的広がりがナ ノサイズである．また，表面や界面でさまざまな特異性が観測されるのvi まえがき も10 nm程度の空間である．したがって，本書では，表面・界面，ま たは薄膜で観測される特異な物性を「ナノ物性」と称して俯瞰する． 後述するように，材料の表面や界面では，その内部と比較して自由エ ネルギーが異なっている．このため，三次元バルク状態の試料を用いて 体系化されてきた高分子科学の知見を，そのまま適用したり，あるいは 単純な外挿で表面や界面における高分子の振る舞いを理解することは危 険である．また，薄膜では試料全体積に対する表面・界面積の比が著し く大きくなる．したがって，表面・界面と同様，バルクの知見ですべて を理解することは困難となる．表面・界面での高分子物性は一次構造だ けでなく，履歴や置かれた環境によって著しく異なるため，学問的な体 系化にはまだまだ時間を要する．そこで，本書では表面・界面，または 薄膜で観測される新しい実験事実を紹介することに注力した． なお，本書では一つの記号でいろいろな意味が使用されている．たと えば，φは体積分率にも位相差にも使用されている．統一すべきか最後 まで議論したが，その分野で使用されている意味で用いるのが最適だと の判断に至り，都度定義することで，そのまま残している． ナノ領域での高分子の振る舞いを理解し，制御された高分子材料・デ バイスが創製され，第四次の産業革命へと繫がれば筆者としてはこの上 ない喜びである． 2017年3月 田中敬二・中嶋 健
