有機-無機コンポジットマテリアル用新規金属ナノ構造体の創製

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ナノサイズの大きさを持つ金属ナノ粒子は、触媒をはじめ、光学材料や電子材料、センサーや磁気材料、抗菌材料など非常に幅広い応用が期待されている。また、界面活性剤などの有機分子集合体で保護された金属ナノ粒子を用いて形成された1〜3次元超格子は、金属ナノ粒子単独では発現しない新たな特性を示すことから、非線形光学特性を利用した光スイッチ、表面増強ラマン散乱基板などの光デバイスなどへの応用が盛んに研究されている。しかし、超格子の作製には自己組織化法や外部力場を用いる方法が用いられているが、その制御は容易ではない。一方、メソ多孔体は高い比表面積を有し、極めて規則性の高いメソ細孔を持つ。また、合成時間、界面活性剤の量、種類などの合成条件を変化させることにより、容易に六方、立方、層状と細孔構造および細孔径を制御することが出来る。このような特性を活かし、触媒、吸着・分離剤以外に金属ナノ粒子、機能性有機分子などのホスト物質への応用されている。特にメソ多孔体をホスト物質として利用した量子ドットや量子細線の作製は試みられているが、メソ多孔体の細孔構造内での金属ナノ粒子超格子を作製した例は報告されていない。そこで本研究では、メソ多孔体が界面活性剤などの有機分子集合体を鋳型として合成されていることに注目し、その有機分子集合体の代わりに界面活性剤で保護された金属ナノ粒子を用いてメソポーラス多孔体に規則的に配列した新規金属ナノ構造体の創製を目指した。その結果、光還元法によって調製した界面活性剤保護白金ナノ粒子を用いて合成した場合、白金ナノ粒子フリーの界面活性剤が多く共存していることより界面活性剤保護白金ナノ粒子がMCM-41細孔内に優先的に取り込まれなかった。そこで、ゲル濾過法により分取した界面活性剤保護白金ナノ粒子を用いた結果、高分散に構造内に存在していたことより、本手法による金属ナノ構造体の合成が出来ることが示された。