Synthesis of fractal nanostructures by dimensional control of nanosheets

通过纳米片尺寸控制合成分形纳米结构

• 批准号: 22H02164
• 负责人: 杉本 渉
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02164/
• 关键词: ナノシート; フラクタル; 液晶; コロイド; 多孔体

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。

胶体中的分离纳米片垂直于相对电的电极迁移，并在电极到达电极时沉积，同时保持其垂直方向。另一方面，在交流电场中，纳米片成为液晶，并且液晶结构域的定向垂直于底物。因此，人们认为，当在纳米片上形成液晶时，将AC电场和直流电场施加到纳米片液晶结构域时，将其定向和迁移。 In this year, as part of the generalization of factors for the formation of fractal structures of nanosheets and methods, in 2022 (Reiwa 4), various nanosheet colloids with different nanosheet plane sizes (lateral sizes), colloid concentrations, and colloid salt concentrations were used in fiscal year 2022 (Reiwa 4), and the effects on liquid crystal phase formation and migration phenomena were examined.在将交流电场应用于纳米片胶体上时，检查是否施加了直流偏置（应用DC的偏移电场）以移动纳米片液液晶结构域。使用偏移AC电场（偏移：+4 V，AC：50 kHz，10 VP-P，应用时间：30分钟），在胶体六噬液（[NB6O17] 4-（NS）上）进行了导向控制和电泳沉积（EPD）（EPD），并通过基质化提取为实心粉末。将AC的AC电场应用于低浓度的纳米片胶体和高浓度的纳米片胶体。当使用高浓度纳米片胶体时，观察到直径为300微米的圆形结构。据信，水电解产生的氧气气泡形成了乳化乳剂，其中纳米片稳定氧气气泡。据认为，孔很方便形成大孔。