ナノおよびミクロンオーダーの周期変調組織を有するチタン酸バリウム自立膜の界面合成

具有纳米级和微米级周期性调制结构的自支撑钛酸钡薄膜的界面合成

• 批准号: 14750556
• 负责人: 下岡 弘和
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750556/
• 关键词: ゾル-ゲル法; チタン酸バリウム; 自立膜; 気-液界面; 周期的メソ孔; 室温合成; ナノ構造; 高濃度前駆体溶液

本課題では、電子構造およびフォトニックバンド構造エンジニアリングのために、ナノスケールの周期性とそれに重畳したサブミクロンスケールの周期性を併せ持つチタン酸バリウム自立膜の形成方法について研究することを目的としてきた。期間内において、我々がこれまでに見い出したヘテロ二金属アルコキシドBaTi(OMe)_4(OEt)(OEtOMe)の高濃度溶液を出発原料に用いる"高濃度ゾル-ゲル法"と界面活性剤を組み合わせた方法により、中空のチタン酸バリウム(BaTiO_3)単結晶がある種の周期的構造に自己集合した微細組織を形成にさせることに成功した。HRTEMを用いた解析により、粒径が約10〜15nmのBaTiO_3単結晶粒子には、中心にコントラストの違う約2nmの正方形に近い形状の部分があり、プラズモンロス像からとの部分が細孔であることを確認した。この細孔表面は(110)面による格子縞に対して45°の角度であることから、(100)面であることがわかった。10〜15nmの粒径の粒子全てに2nmの細孔が存在するとしても、その細孔の表面積が全表面積に占める割合はわずか約2〜7%程度であることから、窒素吸着等温線に現れる吸着ピークは微小なものになるはずである。窒素吸着等温線に現れた2nm付近の小さな吸着ピークがこの細孔に対応するものと考えられる。さらに、これらの中空BaTiO_3単結晶粒子がゲルネットワーク中で生成する過程で、界面活性剤の共存下でのみ、ある種の周期配列を取ることがわかった。X線小角散乱によれば、d=14nmに回折ピークが観察された。d値が中空BaTiO_3粒子の平均サイズにほぼ一致することから、これらの粒子が密に集合して周期構造を形成したものと考えられる。周期構造はゲル生成段階で界面活性剤が共存する場合にのみ生成したが、熱処理で界面活性剤を除去した後もその周期性を保持することがわかった。

This topic で は, electronic structure お よ び フ ォ ト ニ ッ ク バ ン ド tectonic エ ン ジ ニ ア リ ン グ の た め に, ナ ノ ス ケ ー ル の periodic と そ れ に heavy 畳 し た サ ブ ミ ク ロ ン ス ケ ー ル の periodic を and せ つ チ タ ン acid バ リ ウ ム independent film の formation method に つ い て research す る こ と を purpose と し て き た. Period に お い て, I 々 が こ れ ま で に see い out し た ヘ テ ロ two metal ア ル コ キ シ ド BaTi (OMe) _4 (complete an OEt) (OEtOMe) の を out 発 に raw material with high concentration solution い る "high concentration ゾ ル - ゲ ル method" と interface active tonic を group み close わ せ た method に よ り, hollow の チ タ ン acid バ リ ウ ム (BaTiO_ 3)単 crystallization がある the structure of the <s:1> period に self-aggregates <s:1> た fine tissues を form にさせる にさせる とに とに successfully た た. HRTEM を with い た parsing に よ り, between 10 and 15 nm size が の BaTiO_3 単 crystal particles に は, center に コ ン ト ラ ス ト の violations う about 2 nm に nearly い の square shape part の が あ り, プ ラ ズ モ ン ロ ス like か ら と の part が pores で あ る こ と を confirm し た. は こ の pores surface (110) surface に よ る grid stripe に し seaborne て 45 ° Angle の で あ る こ と か ら, (100) surface で あ る こ と が わ か っ た. 10 ~ 15 nm の の particle size particles all て に 2 nm の pores が exist す る と し て も, そ の pores が の area accounts for the whole surface area に め る cut close は わ ず か about 2 ~ 7% degree で あ る こ と か ら, smothering sorption isotherm に now れ る sorption ピ ー ク は tiny な も の に な る は ず で あ る. Smothering element sorption isotherm に now れ た pay nearly 2 nm の small さ な sorption ピ ー ク が こ の pores に 応 seaborne す る も の と exam え ら れ る. さ ら に, こ れ ら の hollow BaTiO_3 単 crystal particles が ゲ ル ネ ッ ト ワ ー ク generated で す る で, interfacial active tonic の coexist under で の み, あ る を の cycle with column take る こ と が わ か っ た. The small Angle of the X-ray is scattered によれば, d=14nmに fold back ピ が観 が観 observe された. D numerical が hollow BaTiO_3 average particle の サ イ ズ に ほ ぼ consistent す る こ と か ら, こ れ ら の particles が dense に collection し て を cycle structure formation し た も の と exam え ら れ る. Cycle structure は ゲ ル generated Duan Jie で interface active tonic が coexistence す る occasions に の み generated し た が, hot 処 で interface active tonic を remove し た after も そ の periodic を keep す る こ と が わ か っ た.