量子サイズヘテロ精密酸化チタンの創製と量子物性

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従来までの金属の混合は統計分布をもつ。次世代を担うナノテクノロジーではこれを打破した金属数と種類を厳密に制御し混合したヘテロ金属酸化物ナノ粒子の創製法が強く望まれている。多段階放射状錯形成を示す精密金属集積型デンドリマーを鋳型としてTi原子数が精密に制御された量子サイズ酸化チタンの合成法を確立、従来までの強い凝集力により作製不可能であったサブナノの(Ti元素数6〜30)の酸化チタンの合成に成功している。この新しい酸化チタンにより明確な量子サイズ効果を初めて報告している。本研究では、Tiと異種金属(Fe, Eu)による精密ヘテロ金属集積において、異種金属がTiよりもより内層へ金属集積されることを、UV-visスペクトル変化とXPSによって確認した。すなわち、スイス酸性度のより高い金属種が内層へと集積され、等吸収点と結合エネルギーは金属種とデンドリマーの各層のイミン配位子によって固有値を与えることを明らかにした。加えて、デンドリマーに精密に集積したFe種を基板上で化学変換することでFe元素数が6、14、30と制御した酸化鉄の作製に成功した。得られた量子サイズ酸化鉄のバンドギャップサイズ依存性は独自の半経験的有効質量近似法によって記述できた。このことは、酸化鉄に明確な量子サイズ効果が存在することを示している。