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多くの有機分子のサイズに相当する0.7～1.5 nmの細孔（スーパーマイクロ孔）では特異な分子吸着が期待され，細孔内で形成される粒子には顕著な量子サイズ効果が発現する。本解説では，スーパーマイクロ孔を有する多孔質シリカの合成法を示し，スーパーマイクロ孔に関連する多様な機能を紹介する。アルコキシシランの加水分解・重縮合を，短い炭素鎖長の界面活性剤を含む濃厚反応系で行うことで0.7～1.5 nmの平均細孔径をもつスーパーマイクロポーラスシリカ（SMPS）が得られる。分子サイズに近いスーパーマイクロ孔は，特定の分子を強く吸着するとともに，その蛍光特性を変化させる。また，スーパーマイクロ孔を反応場として合成される酸化物半導体量子ドットでは，粒径に応じたサーモクロミズムの発現や光触媒能の向上などのユニークな特性がみられる。
Supermicroporous silicas（SMPSs）were synthesized through a concentrated reaction system by using tetraethoxysilane and conventional alkyltrimethylammonium halides as a structure-directing agent. The pore size was precisely tuned in a range from 0.7 to 1.5 nm at single-angstrom intervals. The adsorption capacity of SMPSs depended on their pore diameters. The micropore filling of the molecule that is highly enhanced with micropores smaller than 1 nm improves the dynamic adsorption performance. The optical properties of polycyclic aromatic hydrocarbon fluorophores were controlled by confined spaces of supermicropores in the SMPS matrix. When the pore diameter is close to the molecular size, solid-state fluorescence having a high quantum yield is achieved via the fluorophores in the confined spaces by suppressing the aggregation and the stabilization of the excited state. Quantum dots of oxide semiconductors were produced in the pores of SMPSs as templates. The thermochromic property and photocatalytic ability of the quantum dots were enhanced with the bandgap expansion in the confined space around 1 nm.
キーワード：二酸化ケイ素；スーパーマイクロポーラスシリカ；ゾルゲル法；蛍光分子；量子ドット
Key words: silicon dioxide; supermicroporous silica; sol–gel; fluorophore; quantum dot
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