Synthesis of fractal nanostructures by dimensional control of nanosheets

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直流電場でコロイド中のはく離ナノシートは反対電荷の電極に対して垂直に泳動され、電極に到達すると垂直配向を維持したまま堆積する。一方で、交流電場においてはナノシートは液晶化し、液晶ドメインは基板に対して垂直に配向する。そこで、ナノシートに液晶を形成させ、これに交流電場と直流電場を印可すると、ナノシート液晶ドメインが配向し、かつ泳動されると考えた。本年度は、ナノシートのフラクタル構造形成の因子特定と手法の一般化の一環として、２０２２（令和４）年度は水系溶媒を用い、ナノシート平面サイズ（ラテラルサイズ）、コロイド濃度、コロイド塩濃度などが異なるナノシートコロイドを種々調製し、液晶相形成と泳動現象への影響を検討した。ナノシートコロイドに交流電場を印可する際に、直流バイアスを印可する（直流のオフセット電場を印可する）ことでナノシート液晶ドメインが泳動されるか検討した。ヘキサニオブ酸ナノシート（[Nb6O17]4－(ns)）コロイドに対しオフセット交流電場（オフセット: +4 V, 交流:50 kHz, 10 Vp－p, 印加時間: 30 min）で配向制御及び電気泳動堆積（EPD）を行い、凍結乾燥により固体粉末として取り出した。低濃度ナノシートコロイドと高濃度ナノシートコロイドそれぞれにオフセット交流電場を印加した。高濃度ナノシートコロイドを用いた場合、直径が300マイクロメートルの円形構造体が観察された。水電解により生じた酸素の気泡がナノシートによって安定化するピッカリングエマルションを形成していると考えられる。マクロ細孔を形成させるには好都合な細孔であると考えられる。