油|水|半導体電極の三相界面を利用したナノワイヤーの電解形成

電極上に互いに混合しない油水界面を乗せると、電極相|液相および油相|水相界面が出会う三相界面ができる。三相界面は面と面との交線であるから、数学的には無限小幅の線、現実には分子幅の線になるはずである。この線上で電子導電体を析出させれば、幅がナノメートルのワイヤーができる。そのためには、反応する界面が定常状態となることが必要だが、これまでは油中にイオンが拡散してしまうので、定常状態が得られていなかった。新しい発想として次の条件を考えた。(a)油相にのみ、電荷を持たない酸化還元種があること、(b)油相の酸化還元種は水相のイオンと出会って始めて電極反応すること、(c)水相のイオンが油相に移動しないこと。これら条件を本研究室で開発した界面の操作法およびイオン移動の制御・測定法を応用することにより、定常状態が達成できる可能性を見出した。(1)フェロセンを含むポリシロキサンの滴を電極に置き、そこに支持電解質を含む水相を入れる測定装置を作製した。(2)陰イオンの種類を種々変えてボルタモグラムを測定し、定常状態となる実験条件を求めた。(3)一定の種々の電位において、三相界面近傍のビデオを撮影した。界面の幅を測定した。(4)定電位電解による電流時間曲線およびCVの電位掃引速度の変化による測定値を、物質移動電流の式を基にして解析し、三相界面の反応幅を算出した。(5)油相に塩を溶解し、3相界面にエマルションの形成が見られた。

電極上に互いに混合しない油水界面を乗せると、電極相|液相および油相|水相界面が出会う三相界面ができる。三相界面は面と面との交線であるから、数学的には無限小幅の線、現実には分子幅の線になるはずである。この線上で電子導電体を析出させれば、幅がナノメートルのワイヤーができる。そのためには、反応する界面が定常状態となることが必要だが、これまでは油中にイオンが拡散してしまうので、定常状態が得られていなかった。新しい発想として次の条件を考えた。(a)油相にのみ、電荷を持たない酸化還元種があること、(b)油相の酸化還元種は水相のイオンと出会って始めて電極反応すること、(c)水相のイオンが油相に移動しないこと。これら条件を本研究室で開発した界面の操作法およびイオン移動の制御・測定法を応用することにより、定常状態が達成できる可能性を見出した。(1)フェロセンを含むポリシロキサンの滴を電極に置き、そこに支持電解質を含む水相を入れる測定装置を作製した。(2)陰イオンの種類を種々変えてボルタモグラムを測定し、定常状態となる実験条件を求めた。(3)一定の種々の電位において、三相界面近傍のビデオを撮影した。界面の幅を測定した。(4)定電位電解による電流時間曲線およびCVの電位掃引速度の変化による測定値を、物質移動電流の式を基にして解析し、三相界面の反応幅を算出した。(5)油相に塩を溶解し、3相界面にエマルションの形成が見られた。