分子集合体テンプレートの可溶化機能を利用した量子サイズ酸化物複合体の創製

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750753
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 大瀧 倫卓 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (50223847)
• キーワード: MCM-41 / 分子集合体鋳型 / メソ多孔質酸化物 / 低次元量子構造 / ナノ複合体 / 量子細線 / 量子サイズ効果 / 半導体光触媒

研究概要

界面活性剤ミセルはその可溶化機能により内部の極微小環境に疎水性物質を安定に保持できることがよく知られている。このような可溶化ミセルを鋳型に用いれば、ミセルの周囲に酸化物骨格が成長して形成された細孔内には可溶化された物質がミセルごと包含され、分子レベルで複合化した新規な多孔体が得られると期待される。このような着想に基づき、有機分子集合体が自己組織的に形成するナノサイズの規則化集合構造を量子サイズの高度な空間規則性ととらえ、昨年度に引き続いて分子集合体を鋳型として得られる多孔質酸化物を利用した量子サイズ酸化物複合体の創製を検討した。
昨年度は界面活性剤ミセルの可溶化機能を利用して、鋳型ミセルの内相に疎水性の無機前駆体をあらかじめ導入することにより、細孔中に酸化鉄半導体超微粒子などを含有するMCM-41複合セラミックスが合成できることを明らかにしたが、細孔内の無機第二相の次元性を制御する段階には至らなかった。本年度は、細孔内に担持する物質と合成条件を精細に検討し、棒状ミセルを鋳型とするMCM-41の細孔内で第二相を成長させることにより、直径約3nm、長さ/直径比が数百を越える一次元の線状物質を細孔内部に生成させることができ、このような量子線が一方向に規則配向した、いわば一次元量子線束構造を形成できることを明らかにした。このようにして得られた金の一次元量子細線は量子サイズの強い異方性に起因する吸収スペクトル変化を示し、新規な電子物性を示す材料として期待される。また、界面活性剤の二分子膜ミセルを鋳型として得られる層状酸化チタンを層状構造を維持したまま低温で結晶化させることに初めて成功し、この層状酸化チタンが厚さlnm程度の二次元半導体として機能することをその光触媒活性の測定から明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] H.Fujii,M.Ohtaki,K.Eguchi: "Synthesis and Photocatalytic Activity of a Lamellar Titanium Oxide Formed by Surfactant Bilayer Templating" Journal of the American Chemical Society. 120巻27号. 6832-6833 (1998)
• [文献書誌] H.Fujii,M.Ohtaki,K.Eguchi,H.Arai: "Preparation and Photocatalytic Activity of Semiconductor Composite of CdS Embedded in a TiO_2 Gel as a Stable Oxide Semiconducting Matrix" Journal of Molecular Catalysis A:Chemical. 129巻1号. 61-68 (1998)
• [文献書誌] M.Ohtaki,K.Inata,K.Eguchi: "Selective Incorporation of Inorganic Precursors into the Channels of MCM-41 by Molecular Assembly Template as a Hydrophobic Carrier" Chemistry of Materials. 10巻10号. 2582-2584 (1998)
• [文献書誌] M.Ohtaki,H.sato,H.Fujii,K.Eguchi: "Intramolecularly Selective Decomposition on Photocatalytic Oxidative Degradation of Surfactant Molecules over TiO_2 Photocatalyst" Journal of Molecular Catalysis A:Chemical. 印刷中. (1999)