自己組織化したポーラスアルミナ薄膜による機能材料の作製

本研究は陽極酸化法という電気化学的手法で,ナノメートルスケールの細孔が規則的に配列した酸化アルミニウム薄膜(ポーラスアルミナ薄膜)を作製し,その細孔を利用して新たな機能材料を作製することを目的に,その作製条件と構造,光学特性の関連性を調べた。基となるポーラスアルミナ薄膜については,陽極酸化の際の電解液や電圧,酸化時間,液温を変えて種々作製し,電子顕微鏡により形成された孔の大きさや間隔,孔の分布の規則度を観察して作製条件と形成組織間の対応関係を確立した。作製したポーラスアルミナ薄膜を利用した新たな機能材料の作製は,ポーラスアルミナ薄膜を,チタンを含むフッ化物錯体溶液中に浸漬し,酸化チタンを成長させて行った。フッ化物錯体溶液の濃度や浸漬時間を変えた試料を作製して,透過型電子顕微鏡により組織・構造の観察を行った。その結果,成長した酸化チタンはアルミナ細孔中に沿って円筒状に成長していること,その大きさは鋳型となるアルミナ細孔のサイズに依存して,直径約200nm,長さ数μmであり,アルミナ細孔の配列の規則性を受け継いで,蜂の巣上に規則正しく整列していることが明らかとなった。また,作製直後の酸化チタンチューブの構造はアモルファスであったが,500℃,1時間ほどの熱処理によってアナターゼ型に結晶化することが分かった。成長する酸化チタンは鋳型となるポーラスアルミナを侵食するように成長しており,酸化チタンチューブ作製の最適な時間や溶液濃度について検討を行った。また,酸化チタンチューブが成長したポーラスアルミナ薄膜の発光特性を測定したところ,その構造に由来すると考えられるスパイク状の発光線を持つスペクトルが得られた。構造と光学特性との関係,および光触媒能などの機能特性については今後の課題となった。

本研究は陽極酸化法という電気化学的手法で,ナノメートルスケールの細孔が規則的に配列した酸化アルミニウム薄膜(ポーラスアルミナ薄膜)を作製し,その細孔を利用して新たな機能材料を作製することを目的に,その作製条件と構造,光学特性の関連性を調べた。基となるポーラスアルミナ薄膜については,陽極酸化の際の電解液や電圧,酸化時間,液温を変えて種々作製し,電子顕微鏡により形成された孔の大きさや間隔,孔の分布の規則度を観察して作製条件と形成組織間の対応関係を確立した。作製したポーラスアルミナ薄膜を利用した新たな機能材料の作製は,ポーラスアルミナ薄膜を,チタンを含むフッ化物錯体溶液中に浸漬し,酸化チタンを成長させて行った。フッ化物錯体溶液の濃度や浸漬時間を変えた試料を作製して,透過型電子顕微鏡により組織・構造の観察を行った。その結果,成長した酸化チタンはアルミナ細孔中に沿って円筒状に成長していること,その大きさは鋳型となるアルミナ細孔のサイズに依存して,直径約200nm,長さ数μmであり,アルミナ細孔の配列の規則性を受け継いで,蜂の巣上に規則正しく整列していることが明らかとなった。また,作製直後の酸化チタンチューブの構造はアモルファスであったが,500℃,1時間ほどの熱処理によってアナターゼ型に結晶化することが分かった。成長する酸化チタンは鋳型となるポーラスアルミナを侵食するように成長しており,酸化チタンチューブ作製の最適な時間や溶液濃度について検討を行った。また,酸化チタンチューブが成長したポーラスアルミナ薄膜の発光特性を測定したところ,その構造に由来すると考えられるスパイク状の発光線を持つスペクトルが得られた。構造と光学特性との関係,および光触媒能などの機能特性については今後の課題となった。