本研究では、シングル～サブナノサイズの細孔を有する多孔質シリカを作製し、その細孔内で遷移金属酸化物量子ドットの合成を行うとともに、顕著な量子サイズ効果による特有の性質を追究した。0.6～3.0 nmの細孔は遷移金属酸化物の量子ドットの合成場として効果的に機能すること、および、1 nm以下の酸化物ドットでは量子サイズ効果が顕著に発現し、バンドギャップが大幅に増大することを確認した。酸化タングステンでは、光触媒反応における還元力が向上することが明らかになり、酸化銅や酸化コバルト量子ドットでは顕著なサーモクロミズムが観測され、シングル～サブナノ領域における特異的な機能性の発現が見いだされた。
Synthesis of supermicroporous silicas (SMPSs) having controllable pores in the range from single nanometers to sub-nanometers was investigated for utilization for the production of transition-metal oxide quantum dots. The SMPSs with precisely tuned pores in the range of 0.6-3.0 nm were successfully prepared due to the enhanced micelle formability achieved in the solvent-free synthetic method. These SMPSs act as excellent templates for the synthesis of various kinds of metal oxide quantum dots. These quantum dots around 1nm exhibit significant expansion of their bandgap due to the strong quantum-size effect. Furthermore, they show unique functionalities, such as novel photocatalytic ability and distinct thermochromism, that originate from the specific properties which are observed only on the quantum dots around 1 nm. These results indicate that the size tuning of metal oxide quantum dots around 1 nm has a high potential for the creation of novel functional materials.

研究種目 : 基盤研究(B)
研究期間 : 2011～2013
課題番号 : 23350102
研究分野 : 工学
科研費の分科・細目 : 無機材料