量子サイズヘテロ精密酸化チタンの創製と量子物性

量子尺寸异质精密氧化钛的制备及量子物理性质

基本信息

批准号：
20850032
负责人：
佐藤宗英
金额：
$ 2.1万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

传统的金属混合物具有统计分布。在下一代纳米技术中，人们强烈希望找到一种创建异金属氧化物纳米颗粒的方法，其中金属的数量和类型受到严格控制和混合，以克服这个问题。我们建立了一种使用精密金属集成树枝状聚合物作为模板合成具有精确控制数量的钛原子的量子尺寸氧化钛的方法，该树枝状聚合物表现出多步径向复合物形成，我们已经成功合成了含有 6 至 30 个钛原子的氧化钛。钛元素。我们首次报告了这种新型二氧化钛的明显量子尺寸效应。在这项研究中，我们通过紫外可见光谱变化和XPS证实，在Ti和不同金属（Fe、Eu）的精确异金属整合中，不同金属比Ti更多地整合到内层中。换句话说，阐明了具有较高瑞士酸度的金属物种在内层中积累，并且树枝状聚合物各层中的金属物种和亚胺配体赋予了等吸点和结合能独特的值。此外，通过对基板上树枝状聚合物中精确积累的Fe物质进行化学转化，我们成功地生产了Fe元素含量受控为6、14和30的氧化铁。所获得的量子尺寸氧化铁的带隙尺寸依赖性可以通过独特的半经验有效质量近似方法来描述。这表明氧化铁中存在明显的量子尺寸效应。