高分子ハイブリッド化による粒径精密制御した金属超微粒子の調製とその配列制御

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粒径の揃った金属超微粒子を二次元組織化させると、超微粒子単独では認められない新たな材料物性の発現が期待できる。本研究は、金属超微粒子が負に帯電していることに加えて、保護高分子にアニオン性官能基(カルボキシル基)を導入し、そのクーロン力を利用した電気泳動法によって白金超微粒子の二次元組織化について検討し、以下の成果を得た。塩化白金酸水溶液に保護高分子であるポリアクリルアミド-ポリアクリル酸共重合体を加え、水素化ホウ素カリウムによって室温で2時間還元し、白金超微粒子を調製した。こうして得た平均粒径21Å、標準偏差3.5Åの単分散白金超微粒子の水溶液を試料として用い、平行板電極間に直流電圧を印加して電気泳動させた。陽極上にTEM観察用炭素被覆銅グリッドを取り付け、その上に析出した白金超微粒子をTEM観察することで、配列状態を評価した。白金超微粒子水溶液をpH=9に調整して電気泳動をおこなった結果、中性の高分子保護剤ポリ(Nビニル-2-ピロリドン)を用いた場合よりも低電場で陽極上へ白金超微粒子が析出することが判った。電場強度(0.5〜2.5V/cm)、電場印加時間(0〜60分)、超微粒子濃度(0.2〜2.0mmol)の増加に伴って白金超微粒子の陽極上への析出量が増加する傾向にあったが、規則的な組織化状態は観察されなかった。そこで、炭素基盤と親和性を有するピリジンを添加し、ピリジンと保護高分子のカルボキシル基を水素結合させることで、より効果的な組織化を計った。ピリジン添加量を変え、2.5Vの電場を0〜60分間印加した結果、ピリジン/カルボキシル基=0.2(mol/mol)で規則性を有する配列状態が一部認められた。