層状ニオブ・チタン酸塩の層間交互固定化と剥離による層状ナノ複合体の組織化と光機能

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750661
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 中戸 晃之 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 助教授 (10237315)
• Keywords: 層状ニオブ酸塩 / 共インターカレーション / ローダミン色素 / メチルビオロゲン / 光誘起電子移動 / 剥離 / 粘土鉱物 / ナノシート分散系

Research Abstract

本研究では、層状ニオブ・チタン酸塩-光機能分子複合体を、層間へのインターカレーションと剥離層コロイド分散系を用いる"柔らかい複合化"との2種の方法で調製する。昨年度、(1)層状ニオブ酸塩K_4Nb_6O_<17>へのトリスビピリジルルテニウム錯体およびメチルビオロゲン(MV^<2+>)の共インターカレーションによる可視光誘起電子移動系の組織化に成功し、(2)層状ニオブ酸塩K_4Nb_6O_<17>剥離ナノシート分散系のゾル-ゲル転移を明らかにした。今年度は、(1)の系の発展として増感色素ローダミン6G(R6G^+)とメチルビオロゲンの共インターカレーションを検討し、(2)ナノシート分散系についてはニオブ酸塩-粘土混合ナノシート分散系の相挙動を調べた。
共インターカレーションについては、K_4Nb_6O_<17>をMV^<2+>、R6G^+と逐次反応させ、MV^<2+>とR6G^+とが層間に共存する層間化合物を合成した。可視光照射により、層間MV^<2+>の還元を示唆する挙動が観察された。MV^<2+>-K_4Nb_6O_<17>層間化合物では紫外光照射でのみMV^<2+>の光還元が起こることから、この挙動は共インターカレートしたR6G^+の増感作用によると考えられた。
ナノシート分散系については、ニオブ酸塩と粘土鉱物との2種の剥離ナノシートを混合させた分散系を調製した。混合ナノシート分散系は見かけ上均一で液晶性を示した。この混合分散系にシアニン色素を加えると色素は粘土シートに選択的に吸着し、偏光可視スペクトルから、粘土ナノシートは等方的に分散していることが分かり、混合分散系内の粘土ナノシートは、ニオブ酸塩ナノシートとは相分離した状態にあると考えられた。これよりニオブ酸塩-粘土混合ナノシート分散系は、液晶配向秩序をもたらすニオブ酸塩ナノシートと機能分子の吸着場として働く粘土ナノシートとが、マクロには均一でミクロには分離して分散した、特異な多成分系であると考えられた。

Research Products

• [Publications] N.Miyamoto, T.Nakato: "Liquid Crystalline Colloidal System Obtained by Mixing Niobate and Aluminosilicate Nanosheets : A Spectroscopic Study Using a Probe Dye"Langmuir. 19. 8057-8064 (2003)
• [Publications] S.Yakabe, T.Nakato: "Intercalation of Substituted Alkylammonium Ions into Layered Potassium Niobate K_4Nb_6O_<17>"Journal of Materials Science. 38. 3809-3812 (2003)