鳳霞博士研究員らの研究グループは、無機層状結晶があたかも生きた細胞のように水溶液中で100倍に及ぶ大きさにまで数秒で伸び縮みするという極めて珍しい現象を発見した。一部の限られた例として溶媒である水が大量に取り込まれて膨潤度が数倍にまで達することはあるが、その場合には層同士の間に働く力が弱くなり、溶液全体を振り混ぜる等の弱い外力を加えるだけで、結晶が薄片に分割されていく。そのため10倍を超える膨潤状態を安定に保持できることはほとんどなく、層状結晶の膨潤反応に関する学術的理解は極めて薄弱なレベルにとどまっている。本研究では層状チタン酸化物などの無機板状結晶が、アミノ基とヒドロキシ基を両端に持つ有機化合物の希薄水溶液を作用させると、層の重なり方向に100倍の長さまで1〜2秒でアコーディオンのように伸びることを見いだした。驚くべきことにひものように伸びた結晶は分割されることなく、安定に存在し、酸を加えることにより、数秒で元の状態に戻ることが分かった。用いた層状結晶は厚さ1ナノメートル弱の層が3000枚前後積み重なった構造を有しているが、層と層の間隔を100倍にも膨らませる大量の水が瞬時に出入りし、かつその過程で層がバラバラにならず、一体として振る舞うことを意味している。この驚異的な現象は層と層の間に取り込まれる水が特殊な状態を有していることを暗示しており、実際理論計算により、希薄に存在する有機化合物が起点となって、水分子の強靭な水素結合ネットワークを誘起し、安定化することが示唆された。理解の増進、制御性の向上につながり、高品位のナノシートを高収率で合成することに道を拓くことになると期待される。生命現象などの重要なファクターとされながら、いまだ謎が多い狭い空間に閉じこめられた水の特異な挙動の理解に光を当てることになると期待される。中に出発結晶を矢印で例示。s後の「ひも」状に伸びきった状態となる。s後には矢印で示したような元の結晶に戻る。