2016 Fiscal Year Annual Research Report
溶媒を介した溶質－表面間の間接的引力相互作用に基づく高精度薄膜パターン形成法
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15J07665
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小山 輝 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2017-03-31
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| Keywords | ポーラス電極 / 電解析出 / pH制御 / 疎水効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，固体表面近傍における液体の局所構造を制御することによる電気化学的な材料創製手法を構築することを目的としている．疎水効果に基づく溶質の高濃度領域を固体表面近傍に発現させることを戦略とし，疎水的モノマーを使用することおよび絶縁性固体表面の濡れ性を制御することによる導電性高分子薄膜のパターン形成を立案した．
当該年度では，反応制御の場を単一表面上からナノ細孔内に展開し，主に疎水性孔壁をもつナノポーラスシリコン電極上における金属亜鉛析出制御およびナノ細孔内のpH制御に取り組んだ．
金属亜鉛電解析出では，多価カルボン酸を配位子とする亜鉛錯体を使用し，疎水的に振る舞う0価の亜鉛錯体から金属亜鉛の電解析出を行うことにより，電解析出による孔充填が難しいとされる孔径約3 nmのナノ細孔内で亜鉛を高密度かつ多量に析出させることに成功した．本結果について，疎水効果に基づくナノ細孔内での亜鉛反応種の高濃度化，および高濃度化を引き起こすナノ細孔への高速物質供給により，ナノ細孔内での優先的な析出が実現したと考察した．本成果により，金属イオンの錯体化による価数の調整が，疎水効果に基づく電気化学反応制御に有効であることが示された．
次にナノ細孔内のpH制御においては，疎水性カチオンとして知られる長鎖の第4級アンモニウムカチオンを含む水溶液を使用することで，孔径約10 nmのナノ細孔内のpHが中性領域から塩基性領域まで約5上昇しうることを示した．カチオンの疎水性が高いほどpHがより大きく上昇することから，ナノ細孔内で電気的中性を保つために共存アニオンである水酸化物イオンが疎水性カチオンとともに疎水性ナノ細孔内で高濃度化することが原因だと考察した．本成果により，イオンが長いアルキル鎖などの疎水性を示す構造をもつならば，疎水性ナノ細孔内の水溶液中にて十分に疎水効果の影響を受けることが示された．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Accelerated growth from amorphous clusters to metallic nanoparticles observed in electrochemical deposition of platinum within nanopores of porous silicon2016
Author(s)
Alvaro Munoz-Noval, Kazuhiro Fukami, Akira Koyama, Dario Gallach, Daniel Hermida-Merino, Giuseppe Portale, Atsushi Kitada, Kuniaki Murase, Takeshi Abe, Shinjiro Hayakawa, and Tetsuo Sakka
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Journal Title
Electrochemistry Communications
Volume: ７１
Pages: 9-12
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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