Transcript ブロックコポリマーミセルを用いる酸化錫 酸化クロム多孔体合成の試み

研究紹介
岡山理科大学 理学部 化学科
固体表面化学研究室
橘高茂治 ・ 高原周一
固体表面科学研究室の研究概要
 ナノサイズの均一な孔をもつ多孔体の合成
 ナノチューブの合成
 ナノ粒子の合成
V2O5
Mg(OH)2
 ナノスペース中での相変化と分子運動の研究
 測定装置の作製（コンピュータ制御を含む）
解析プログラムの作成
ナノテクノロジーについて
ナノテクノロジーとは？
 1 nm（10-9 m）程度のミクロな構造を作り，新し
い機能を発現させる技術．
 ナノテクノロジーは，これからのキーテクノロ
ジーのひとつ．
 化学科でもナノテクノロジーに関連のある研究
室は多い．
1 nm ってどのくらい？
－
水素原子
＋
0.１nm
1 nm
ステアリン酸ナトリウム（石鹸）
ナノ構造の具体例




ナノサイズの孔（ナノスペース，多孔体）
ナノチューブ
ナノワイヤー
ナノ粒子（超微粒子）
 ナノ電子回路
 分子機械（分子を部品に使った機械） etc.
実用化されているナノテクノロジー
 カーボンナノチューブを使用したテニスラケット
 カーボンナノチューブ配合樹脂を使用した車
カーボンナノチューブは強靭な繊維
 ナノ粒子配合の化粧品（日焼け止めなど）
ナノ粒子化で透明感アップ
 ナノ粒子配合のストッキング etc.
日本化学会の雑誌“化学と工業”6月号より
 ナノテクノロジーを応用して高容量 or 急速充電可能
なリチウムイオン電池を開発．
 健康食品の有効成分をリン脂質ナノカプセルに封入．
 Ir金属ナノ粒子を内包した球状シリカ粒子を作製．
 リンゴの皮のような形をした分子カプセルを開発．
 世界最小の金属錯体型分子ボールベアリングを開発．
ナノサイズの孔
ナノサイズの孔
（MCM-41） ←研究対象
 モービル社の Beck ら
によって，1992年に開
発された．
 均一な孔（2～10 nm）を
もつ．
 壁はシリカ（SiO2）．
材料を変えることも可能.
球状ミセルの形成
棒状ミセル
水ガラス
（ケイ酸ナトリウム水溶液）
ナノサイズの孔の使い方
 吸着剤
 触媒
 分子ふるい
 分子カプセル
 ナノ反応容器
 ナノワイヤー等を作製するための鋳型
etc.
吸着剤
触媒
ナノスペース中での相変化と
分子運動
（これ以降の話は全て固体表面化学研究室の研究対象）
研究の目的・特徴
• ナノスペース中では融点は高くなる
か，低くなるか？
• ナノスペース中では分子運動が速く
なるか，遅くなるか？
• 均一なサイズの孔をもつMCM-41を
用いて精密な実験を行う．
研究の意義
• ナノスペースに液体が閉じ込められていると
いう状況は様々な場面で出てくる．
生体内の水，土壌の粒子間の水
液体クロマトグラフィー
金属表面にはさまれた潤滑油
• ナノテクノロジーの進展により，ナノスペース
中の液体の性質の解明は益々重要になる．
試料
吸着媒 MCM-41 （Beckらの方法によって合成）
Samples Pore diameter / nm
C10
2.1
C14
2.8
C16
3.4
C18
3.7
吸着質
• 水
→
水素結合ネットワーク （ ３次元的）
• メタノール，エタノール
• アセトニトリル（CH3CN）
→
→
水素結合鎖 （ １次元的）
水素結合なし
分子の運動性の測定
（１） 中性子散乱実験
日本原子力研究所 分光器 AGNES
フランス Lab. Leon Brillouin 分光器 MIBEMOL
高エネルギー加速器研究機構 分光器 LAM-D
（２） 誘電率測定
インピーダンス・アナライザ
Agilent Technologies HP4192A
測定温度範囲
100 K －300 K
－3
0
log (f / Hz)
3
6
9
12
測定周波数範囲
誘電率
中性子散乱
中性子散乱実験
中性子散乱測定装置
中性子
サンプル
検出器
Intensity/a.u.
半値半幅
slow
fast
w /meV
誘電率測定
+
－
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
－
+
+
－
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
－
+
コンピュータの活用
 分子シミュレーション
分子動力学法，量子化学計算など
 自動計測システムの構築
プログラミング言語： Visual Basic
通信システム： GP-IB，RS-232C
 データ解析用ソフトの作成
プログラミング言語： Visual Basic
Excelマクロ
自動温度制御装置
（断熱型熱量計用）
試料容器
断熱シールド
ヒーター線
熱電対
電源
パソコン
ナノボルトメーター