多核錯体の逐次吸着を利用する傾斜機能材料の作成

利用多核配合物的顺序吸附创建功能梯度材料

基本信息

批准号：
10123219
负责人：
一ノ瀬泉
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

我々は、分子レベルで組成制御された傾斜機能材料を構築するために、新しい逐次吸着法によるナノ傾斜薄膜の作成を検討してきた。本研究では、互いに反対電荷を有する高分子電解質を用いた交互吸着法、金属アルコシキドの逐次吸着より酸化物ゲル薄膜を作成する表面ゾルゲル法、さらに重合溶媒から直に高分子超薄膜を作成する重合吸着法を確立し、様々な化学的機能の発現を謀った。表面ゾルゲル法では、分子的厚みの酸化物薄膜(チタン、インジウム、ニオブ等)や水酸基を有する有機分子を任意のシーケンスで積層化できる。我々は、酸化物ナノ薄膜とポルフィリン系色素分子との積層型薄膜を作成し、湿式系での光電変換特性を検討した。ITO基板に作成した約20ナノメートルの厚みのIn_2O_3/ポルフィリン多層薄膜にレーザーを照射すると、数μA/cm^2の光電流が観察された。光電流は、積層回数に比例して増大し、酸化物層の種類にも大きく依存した。一方我々は、末端に水酸基とチオール基を有する長鎖アルキル化合物を保護剤とし、粒径制御された金ナノ微粒子を合成する手法を確立させた。これらのナノ粒子は、表面に多くの水酸基を有し、チタンアルコキシドとの交互吸着により、ナノ粒子の構造を保持したまま、固体基板上への積層化が可能であった。表面ゾルゲル法を用いて水晶発振子上にアミノ酸誘導体を含んだ酸化チタンゲル薄膜を作成し、水酸化ナトリウム水溶液で処理すると、アミン酸の構造を鋳型とする多孔性ゲルを形成できる。このようなゲル薄膜が鋳型分子を特異的に再吸着することがin-situQCM法により確認され、糖分子の幾何異性体やアミノ酸の分子不斉を高感度で識別可能なことも明らかとなった。高分子の重合溶液に固体基板を適当な時間浸漬させ、その後十分に洗浄すると、基板表面に数ナノメートルの厚みの高分子超薄膜が形成される。我々は、このような重合吸着法を幅広い高分子化合物に展開させた。本手法は、特に難溶性高分子(ポリピロール、ポリウレア等)のナノ厚みの薄膜形成に有効であり、傾斜薄膜の作成プロセスとして有望なことが明らかとなった。

我们已经通过一种新的顺序吸附方法研究了纳米层薄膜的创建，以构建在分子水平上由组成控制的功能分级材料。在这项研究中，我们使用具有相反电荷的聚合物电解质建立了一种交替的吸附方法，一种表面溶胶凝胶方法，其中氧化物凝胶薄膜是通过对金属烷氧基的顺序吸附而制备的，而聚合聚合物膜是从聚合物溶剂溶液中直接产生的，在该方法中直接产生了超紧张聚合物膜。在表面溶胶 - 凝胶法中，分子厚度氧化物薄膜（钛，依赖，氮虫等）和具有羟基的有机分子可以以任何序列层压。我们制作了氧化纳米薄膜和卟啉基染料分子的层压薄膜，并检查了湿系统中的光电转换性能。当激光辐照到多层IN_2O_3/卟啉膜上，厚度约为ITO底物上约20纳米的厚度时，观察到了几个μa/cm^2的光电流。光电流与堆叠时间的数量成比例增加，并且在很大程度上取决于氧化物层的类型。另一方面，我们已经建立了一种使用具有羟基和硫醇基团的长链烷基化合物来合成具有控制粒径的金纳米颗粒的方法，以保护剂。这些纳米颗粒的表面上有许多羟基，并且通过与烷氧化钛交替吸附，它们能够被层压到固体底物上，同时保留纳米颗粒的结构。使用表面溶胶 - 凝胶方法在石英晶体振荡器上制备含氨基酸衍生物的钛凝胶薄膜，当用氢氧化钠溶液处理时，可以形成用氨基酸结构的多孔凝胶作为模板形成。原位QCM证实，这种凝胶薄膜专门重新吸附模板分子，并且还揭示了糖分子的几何异构体和氨基酸的分子不对称特性可以以高敏感性区分。当固体底物浸入聚合的聚合溶液中，以进行合适的时间，然后彻底清洁时，在底物表面形成了几种纳米厚的超薄聚合物膜。我们已经在多种聚合物化合物上开发了这种聚合吸附方法。该方法对于形成可溶性可溶的聚合物（聚吡咯，聚尿素等）的纳米厚薄膜特别有效，并且已被证明是有希望的，作为创建倾斜薄膜的过程。