二液相界面電析法による導電性薄膜の製造法の確立および膜の特異性の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350379
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 金児 紘征 秋田大学, 工学資源学部, 教授 (20006688)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 多田 英司 秋田大学, 工学資源学部, 助手 (40302260) ; 田口 正美 秋田大学, 工学資源学部, 助教授 (90143073)
• Keywords: 界面振動 / 二液相界面電析法 / 原子間力顕微鏡 / 銅薄膜 / 亜鉛薄膜 / 電流振動 / 単分子膜 / ステアリン酸

Research Abstract

本年度は、昨年度に引き続いて、二液相界面電析法による導電性薄膜の製造法の確立と膜の特異性評価について2つの研究課題を遂行した。1つは導電性高分子に着目し、ポリピロールの製造法の確立とその導電性についてである。もう1つはなぜ界面で成長するのかを解明するために、亜鉛薄膜の成長と界面張力変化の関係についてである。
ピロールと支持電解質、有機添加物を含む水溶液の上にヘプタンを注入して二液相界面とした。作用極を界面に設置し、対極の電極配置を工夫してアノード分極してポリピロールを電析させた。その結果、ポリピロールは界面に沿ってほぼ一様に一方向成長した。1〜30μm程度の厚さの薄膜が得られたが、膜厚は製膜電位の上昇とともに増加し、同一溶液で製膜を繰り返すと薄くなった。また、得られた試料について直流4端子法で導電率を測定すると、成長方向のほうが垂直方向よりも導電率が高いことがわかった。
なぜ二液相界面電析法では水溶液中に比べて界面方向に優先成長するかを解明するために、界面の性質と密接に関係のある界面張力変化を調べた。亜鉛水溶液と酢酸ブチルの界面で成長する亜鉛薄膜について、所定の距離だけ離れた界面に設置したWilhelmy板で界面張力を測定した。その結果、薄膜の成長に伴って界面張力が減少し、界面における亜鉛イオン濃度が水溶液中より減少することがわかった。印加電圧が増すと、この効果はより顕著になった。また、界面張力変化に伴ってマランゴリ対流が発生することを観察した。
これらの結果から、薄膜製造法と膜の特異性評価について重要な知見を得ることができた。