NMRを用いたガラス化と最安定局所構造解析

使用 NMR 进行玻璃化和最稳定的局部结构分析

基本信息

批准号：
16686041
负责人：
高橋雅英
金额：
$ 18.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

低温溶融ガラスとは数百度以下で軟化するガラスの総称であり、一般的に鉛含有ガラスがその代表例として挙げられる。低温溶融ガラスは接着剤や封着材として多く用いられるだけでなく電子デバイスの絶縁保護や接着などにも用いられており、現代社会において欠かすことのできない重要な基幹材料の一つである。我々は最近、無溶媒下における新たなガラス作製法として"無水酸塩基反応法"を報告している。原料に主にリン酸とクロロシランを用い、無溶媒下において出発原料の混合物からガラスを直接合成する手法である。この手法の大きな利点は、溶媒や触媒が介在しないため、均一で成形性のよい緻密な透明ハイブリッド材料を得ることが可能である点であり、フォトニクス材料としての応用が期待される。本年度は、NMRを用いたリンの局所構造解析により、無水酸塩基反応によるガラスネットワーク形成機構の解明、ガラス安定構造解析を主な研究対象とした。実験に用いたガラス系は、有機修飾ケイリン酸主鎖からなるハイブリッドガラス系である。本ガラス系も我々の研究グループにより新たに発券された新規ガラス形成系である。31P-NMR測定結果より、ケイリン酸主鎖形成に及ぼす有機官能基依存性を詳細に解明した結果、出発試薬である、リン酸と有機クロロシランのうち、有機クロロシランの感応記の電子供与性とガラス形性に大きな相関があることを見いだした。量子化学計算結果と併せて反応性ラインナップを確立し、以下に示すSN2型共置換反応によるネットワーク形性機構を明らかにした。2H_3PO_4〓H_4PO_4^+ + H_2PO_4^- (autoprotolysis) (1)R_2SiCl_2 + H_2PO_4^- → H_2O_3P-O-SiR_2Cl + Cl^- (2)Cl^- + H_4PO_4^+ → H_3PO_4 + HCl. (3)得られた反応機構に基づいた材料設計により、反応収率100%のガラス系を得ることに成功し、フォトニクスへの応用について検討段階に入っている。

低温熔融玻璃是玻璃的一般术语，在少于100度的情况下软化，含铅的玻璃通常是一个典型的例子。低温熔融玻璃不仅用作粘合剂和密封材料，而且还用作电子设备的绝缘保护和粘附，并且是现代社会必不可少的必不可少的核心材料之一。我们最近报道了一种“酸酐反应”，是一种以无溶剂方式制作玻璃的新方法。该技术涉及以无溶剂的方式（主要是磷酸和氯硅烷）直接从起始材料的混合物中合成玻璃。该技术的一个主要优点是，由于它不涉及溶剂或催化剂，因此可以获得具有均匀且良好的可模化性的致密透明杂种材料，并且预计将用作光子材料。今年，使用NMR对磷的局部结构分析用于阐明通过无水碱反应和玻璃稳定结构分析的玻璃网络形成机理。实验中使用的玻璃系统是由有机修饰的硅酸主链组成的混合玻璃系统。该玻璃系统也是我们研究小组新发行的新玻璃形成系统。从31p-NMR的测量结果中，我们彻底阐明了有机官能团对硅酸主链形成的依赖性，发现在起始试剂，磷酸和有机氯硅烷中，在电子捐赠特性和有机氯烷二氧化有机氯烷的电子捐赠特性和玻璃形状之间存在显着相关性。建立了一个反应性阵容以及量子化学计算的结果，并通过SN2型共抗体反应来阐明以下网络形状机制。 2H_3PO_4〓H_4PO_4^ + + H_2PO_4^ - （自动分解）（1）R_2SICL_2 + H_2PO_4^ - →H_2O_3P-O-SIR_2CL_2CL + Cl^ - （2）（3）通过基于获得的反应机制设计材料，它已成功地获得了100％反应产率的玻璃系统，现在它正在研究其在光子学上的应用。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Enhancement of polymerization reaction by diethyl ether-aqueous NaOH immiscible two phase liquid treatment of phenyl-modified polysiloxane glass

乙醚-NaOH不混溶两相液处理苯基改性聚硅氧烷玻璃增强聚合反应

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
J.Ceram.Soc.Jpn 113
影响因子：
0
作者：
Hirokazu Masai
通讯作者：
Hirokazu Masai

2D spinodal phase separated TiO2 films prepared by sol-gel process and photocatalvtic activity

溶胶-凝胶法制备二维旋节线相分离TiO2薄膜及其光催化活性

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Mat.Res.Bull. 39
影响因子：
0
作者：
Mori;R.
通讯作者：
R.

ナノハイブリッド材料の最新技術

纳米杂化材料最新技术

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
E.S.Otabe;I.Kohno;M.Kiuchi;T.Matsushita;T.Nomura;T.Motohashi;M.Karppinen;H.Yamauchi;S.Okayasu;A.Chiba;R.Yoshida et al.;Mitsuhiro Katayama 他7名;橋詰峰雄
通讯作者：
橋詰峰雄

Controlling carrier density and its effect on I-V characteristics of the anatase-TiO_2 thin films prepared by a sputter deposition

溅射沉积锐钛矿型TiO_2薄膜载流子密度控制及其I-V特性影响