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ナノ多孔質物体:フラクタル立体の制御と機能探索

Research Project

Project/Area Number 18710089
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

眞山 博幸  Hokkaido University, 電子科学研究所, 助教 (70360948)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywordsフラクタル / 自己相似性 / 多孔質物質 / Menger sponge
Research Abstract

これまで得られてきた研究成果から、いくつかの例を以下に列挙する。
1.フラクタル立体の次元性
昨年度までの研究では、異なる作製条件で得た試料に対し、断面SEM画像から断面フラクタル次元Dcs、Dcsが成り立つスケール領域、多孔質体の空隙率という3つのパラメータを評価、試料の多孔質体の立体としてのフラクタル次元Dが2.5-2.7次元であり、フラクタル立体の数学モデルであるMenger spongeに近い幾何学性を有していること間接的に議論してきた。しかしながら、Dは小角中性子散乱実験等で直接評価することができることが知られている。今年度では、小角中性子散乱、超小角中性子散乱、小角X線散乱の3つの実験を組み合わせ、数Å〜100μmという極めて広いスケール領域で次元性を評価した。得られた実験結果を詳細に解析した結果、少なくとも100nm〜lμmの領域ではこれまで推定してきた2.5〜2.7に極めて近い結果が得られた。
2.細孔分布・比表面積の測定
ナノ多孔質体の機能性の上で重要なパラメータである細孔容積分布と比表面積を、水銀圧入法、1HNMR、窒素ガス吸着法(BET法)という異なる3つの測定法を組み合わせて測定した。これらを組み合わせることで、1nm〜100μmという広い領域で評価することができる。その結果、次の知見が得られた。(1)細孔容積分布から、細孔のつながりが100nm〜10μmではMenger spongeで記述されること、10nm〜100μmでは2.9次元の立体であること、l-10nmでは4nmの細孔でスポンジ構造となっている。(2)比表面積は500m^2/g程度であり、通常のシリカゲル程度である。(3)比表面積は4nmの細孔に起因する。(4)理想的なフラクタル構造では比表面積は10^5m^2/gであり、試料の比表面積が理論値よりも小さいのは100nm以下の領域でMenger spongeとは異なる構造になっているためであり、理論値に近づけるためには同領域での細孔のデザインが重要である。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2008 2007 2006 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Formation mechanism of fractal structures on wax surfaces with reference to their super water-repellency2008

    • Author(s)
      T. Minami, H. Mayama, et. al.
    • Journal Title

      Soft Matter 4

      Pages: 140-144

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation mechanism of super water-repellent fractal surfaces of alkylkentene dimer2008

    • Author(s)
      W. Fang, H. Mayama
    • Journal Title

      Colloids Surfaces A 316

      Pages: 258-265

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Menger sponge-like fractal body created with a designed template method2007

    • Author(s)
      H.Mayama, K.Tsujii
    • Journal Title

      The Proceedings of "Topological Aspects of Critical Systems and Networks" (In press)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Super water-repellent poly(alkyl pyrrol) films having environmental stability2007

    • Author(s)
      K.Kurogi, H.Yu, H.Mayama, K.Tsujii
    • Journal Title

      Journal of Colloid and Interface Sciences (In press)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Spontaneous Formation of Fractal Surfaces on Triglyceride Surfaces with Reference to Their Super Water-Repellent Properties2007

    • Author(s)
      W.Fang, H.Mayama, K.Tsujii
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B 111

      Pages: 564-571

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Menger sponge-like fractal body created with a novel template method2006

    • Author(s)
      H.Mayama, K.Tsujii
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics 125

    • NAID

      110004829104

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Investigation of the self-assembled fractal porous-silica over an extremely wide length scale via combined small-angle scattering method

    • Author(s)
      D. Yamaguchi, H. Mayama, et. al.
    • Journal Title

      European Physical Journal B (In press)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 実空間・逆空間におけるフラクタル立体の次元性2008

    • Author(s)
      眞山博幸
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学本部キャンパス
    • Year and Date
      2008-03-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Fractal dimension of fractal porous silica in real and reciprocal spaces2008

    • Author(s)
      眞山博幸
    • Organizer
      The 9th RIES-Hokudai international Symposium on 創[Sou]
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2008-01-29
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 超小角中性子散乱・小角中性子散乱によるフラクタル立体の次元性2007

    • Author(s)
      眞山博幸
    • Organizer
      第60回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      信州大学理学部
    • Year and Date
      2007-09-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Small-angle and ultra-small-angle neutron scattering studies on fractal body2007

    • Author(s)
      眞山博幸
    • Organizer
      The 12th International Conference on Organized Molecular Films
    • Place of Presentation
      Uniwersytet Jagiellonsky in Krakow, Poland
    • Year and Date
      2007-07-01
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ多孔質体:フラクタル立体の創製とその次元性2007

    • Author(s)
      眞山博幸
    • Organizer
      第5回ナノ学会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2007-05-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.es.hokudai.ac.jp/labo/nano_device/Top.html

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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