メソポーラスシリカ薄膜中の細孔の配向制御Alignment control of mesochannels in mesoporous silica films
キヤノン株式会社中央研究所Canon Research Center, Canon Inc. ◇ 〒243-0193 神奈川県厚木市森の里若宮5-1
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表面構造に異方性を有する種々の基板を用いて,膜内でのチューブ状メソ細孔が完全に一方向に制御されたメソポーラスシリカ薄膜を作製した。
シリコン単結晶を基板に用いた検討では,形成される膜中での細孔の配向が基板の結晶方位に依存することが明らかとなり,(110)基板を用いた場合に細孔が‹001›方向に一軸配向することが示された。また,ガラス基板上に適当な構造のポリイミド薄膜を形成し,これにラビング処理を施すことによって,高度な一軸配向性の細孔を有するメソポーラスシリカ薄膜を形成できた。この場合,細孔の配向方向は,ラビング方向に垂直な方向で,基板表面の高分子鎖と界面活性剤のアルキル鎖との疎水相互作用により,基板表面で半円柱状ミセルが配列することによって細孔の配向制御が達成されると考えられた。この場合,非イオン性界面活性剤の使用により細孔の配向分布を低下させることなく細孔径を効果的に拡大することができた。
Mesoporous silica films with fully aligned tubular mesochannels were prepared using substrates with surface structural anisotropy. A series of experiments on mesoporous silica film formation onto single crystal silicon substrates proved that the mesochannels orientation was dependent on the crystal orientation of silicon substrate, and a mesoporous silica film with aligned mesochannel was prepared on Si (110) substrate. The mesochannels were aligned along ‹001› axis on (110) surface, and it was considered that the highly anisotropic atomic arrangement on the surface controls the alignment. A polymide coating with rubbing-treatment afforded the formation of mesoporous silica films with highly aligned channel structure on a glass substrate. The direction of the mesochannel alignment in the films was perpendicular to the rubbing direction.
It was considered that the formation of aligned hemi-cylindrical micelles on the substrate surface through hydrophobic interactions between the aligned polymer chains and the surfactant tail groups leads to the uniaxial alignment of mesochannels. The size of the mesochannels in the films was successfully enlarged using non-ionic surfactants keeping the narrow alignment distribution.
Key words: mesoporous; alignment; rubbing; film; surfactant
© 2002 ゼオライト学会© 2002 Japan Association of Zeolite
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