分子集合体を鋳型とするナノ・メゾスケールの芫次構造材料形成機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650750
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 足立 基齊 京都大学, エネルギー理工学研究所, 講師 (50027140)
• 研究分担者: 塩井 章久 山形大学, 工学部, 助教授 (00154162)
• キーワード: ナノ組織 / 高次構造 / 形成機構 / 液々界面 / シリカ / チタニア / ナノチューブ / 光触媒

研究概要

交付申請書に従って報告する。
1.ナノ単位組織の形成機構の解明
1-1シリカナノ組織の形成機構:シリカナノ組織の形成については、pH並びに組成変化に伴う組織形態の変化について研究し、ナノ構造体の形態が金属アルコキシドの界面活性剤の複合体を鋳型として多様に変化することを見出した。特に、pH10〜11の狭いpH領域でのみヘキサゴナルアレイやジャイロイドと言った高次構造秩序相が形成された。
1-2チタニアナノチューブの形成機構:チタニアナノチューブの著しい特徴として、TEM像・結晶の格子像と電子線回折によりナノチューブがアナターゼ結晶構造をもつ単結晶であることを明確にでき、また、非常に高い光触媒活性を持つことが実証できた。チタニアナノチューブはアモルファスとして鋳型機構で形成されるが、結晶化が進むにつれてポアサイズが大きくなることが分った。
2 シリカナノ組織の高次構造形成機構の解明
秩序構造相が形成されるpH10〜11の条件で、種々の組成、接触方法を用いて液液界面における構造形成を研究し、液液界面の存在が高次構造形成には必須であることを見出した。更に、このpH条件で数分で完了する秩序構造形成過程を、SPring8の高輝度X線を用いて数秒刻みでSAXSを測定し、液液界面にまず円筒構造が形成され、それらが集積して秩序構造を液液界面で形成することが明らかとなった。
3 非平衡開放系でのパターン形成現象を利用した材料作成
界面活性剤単分子膜下での構造形成のための基礎実験で、興味ある界面活性剤吸着油水界面の動的挙動を見出し、構造形成のための基礎を築いた。

研究成果

• [文献書誌] M.Adachi, H.Taniguchi, M.Harada: "Role of Interface and pH Effect for Ordered Microstructure Formation in Laurylamine/Tetraethoxysilane System"Transactions of Materials Research Society of Japan. 25・2. 461-464 (2000)
• [文献書誌] M.Harada, M.Adachi: "Surfactant-Mediated Fabrication of Silica Nanotubes"Advanced Materials. 12・11. 839-841 (2000)
• [文献書誌] M.Adachi, Y.Murata, M.Harada, S.Yoshikawa: "Formation of Titania Nanotubes with High Photo-Catalytic Activity"Chemistry Letters. 942-943 (2000)
• [文献書誌] M.Adachi, Yusuke Murata: "Photo-Chemical Electron Transfer Reactions by Titanium Oxide Nanotubes Produced by Templating Mechanism In Laurylamine/Tetraisopropyl Orthotitanate System"Proceeding of The First Joint China/Japan Chemical Engineering Symposium(CJCES). 2. 562-565 (2000)
• [文献書誌] M.Harada, S.Itakura, A.Shioi, M.Adachi: "Processes of Silica Network Structure Formation in Reverse Micellar System"Langmuir. 17・14. 4189-4195 (2001)
• [文献書誌] M.Adachi, H.Taniguchi, M.Harada: "Formation conditions of integrated ordered microstructure of nano-size silica materials in laurylamine/tetraethoxysilane system"Studies in surface science and catalysis. 132. 259-262 (2001)
• [文献書誌] M.Adachi, M.Harada: "Formation processes of silica nanotubes and integrated ordered microstructure"Proceedings of Second International Conference on Silica "Silica 2001". 3-6 (2001)
• [文献書誌] M.Adachi, Y.Murata, M.Harada: "Formation of Metal Oxide Nanotubes through Surfactant-Mediated Method In Laurylamine/Metal Alkoxide System"Proceedings of International Symposium "Pits and Pores II : Formation, Properties, and Significance for Advanced Materials. 2000-25. 227-237 (2001)
• [文献書誌] 足立基齊: "セラミクスナノチューブの創製と利用"第31回電気化学講習会 ミレニアムテクノロジーと電気化学. 36-45 (2001)
• [文献書誌] M.Adachi, I.Okada, S.Ngamsinlapasathian, Y.Murata, S.Yoshikawa: "Dye-Sensitized Solar Cells using Semiconductor Thin Film Composed of Titnia Nanotubes"Electrochemistry. (in print). (2002)
• [文献書誌] A.Shioi, Y.Sugiura, R.Nagaoka: "Oscillation of Interfacial Tension at a Lquid/Liquid Interface Composedd of Di(2-ethylhexyl) Phosphoric Acid and Calcium Chloride"Langmuir. 16・22. 8383-8389 (2000)