メソポラスTiO2薄膜における凝結による垂直性
Victor Malgras1, Yasuhiro Shirai2, Toshiaki Takei3
1International Center for Young Scientists, National Institute for Materials Science (NIMS), Tsukuba 305-0044, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|August 14, 2020
まとめ
研究者はブロックコポリマーセルフアセンブリを使用して,高度に相互接続された垂直に多孔な二酸化チタン (TiO2) フィルムを作成しました. この新しい構造は,高度なアプリケーションで充電と光子の相互作用を改善するために表面積を増加させます.
科学分野:
- 材料科学
- ナノテクノロジー
- 化学工学
背景:
- メソポラス半導体膜は,ヘテロジュンクションで最適な表面積のために,連続した相互接続性と最小の歪みを必要とする.
- 伝統的なリトグラフィーは 望ましい多孔性を持つ50nm以下のナノ構造を作り出すのに苦労します
- ソフトテンプレートとリオトロピク・クリスタル・エンジニアリングは,オーダーされた多孔性材料の代替ルートを提供します.
研究 の 目的:
- 連続して垂直な毛穴を持つメソポラスな二酸化チタン (TiO2) フィルムを作る方法を開発する.
- TiO2フィルムの長距離オーダーと相互接続された垂直の多孔性を達成するために.
- 先進的な機能的なアプリケーションのためのこれらのフィルムの可能性を実証します.
主な方法:
- 3つの溶媒のシステムで,ポリチレン-b-ポリ (エチレン酸化物) ブロックコポリマーを使用します.
- 体中心の立方体 (Im3̅m) テンプレートを自己組み立てるためにリオトロピッククリスタル工学を使用します.
- 毛孔の相互接続性と垂直方向性について,結果のTiO2膜構造を分析する.
主要な成果:
- 自己組み立てにより,長距離3D周期性を持つ体中心の立方体 (Im3̅m) テンプレートが得られました.
- 垂直収縮により 強い相互接続性を持つ 合体した直角のチャネルが形成された.
- TiO2素材の横断的な長距離順序と連続した横断的垂直の多孔性を示した.
結論:
- この研究では,高度に秩序づけられた垂直の多孔性を有するTiO2フィルムを成功裏に製造した.
- このナノ構造は表面積と電荷/光子の相互作用を最大化するのに理想的です
- このフィルムは,フィルタリング,センシング,触媒,光電子,そしてペロブスキートナノ結晶のホスティングの応用が期待されています.
関連する概念動画
Molecular Shape and Polarity
Dipole Moment of a Molecule
Intermolecular Forces
Atoms and molecules interact through bonds (or forces): intramolecular and intermolecular. The forces are electrostatic as they arise from interactions (attractive or repulsive) between charged species (permanent, partial, or temporary charges) and exist with varying strengths between ions, polar, nonpolar, and neutral molecules. The different types of intermolecular forces are ion–dipole, dipole–dipole, hydrogen bonds, and dispersion; among these, dipole–dipole, hydrogen bonds, and dispersion...
Intermolecular Forces
Atoms and molecules interact through bonds (or forces): intramolecular and intermolecular. The forces are electrostatic as they arise from interactions (attractive or repulsive) between charged species (permanent, partial, or temporary charges) and exist with varying strengths between ions, polar, nonpolar, and neutral molecules. The different types of intermolecular forces are ion–dipole, dipole–dipole, hydrogen bonds, and dispersion; among these, dipole–dipole, hydrogen bonds, and dispersion...
Mechanism of Lamellipodia Formation
Cells migrating in response to external stimuli form lamellipodia, which are thin membrane protrusions supported by a mesh of linked, branched, or unbranched actin filaments. These actin filaments interact with myosin motor proteins, creating the dynamic actomyosin complex within the cytoskeleton. Contractility, or the ability to generate contractile stress, is inherent to the actomyosin complex. It helps cells detect the stiffness of the surrounding ECM and exert contractile force for...
Porosity and Absorption of Aggregate
Aggregates contain pores of varying sizes; while some are completely enclosed within the particles, others open onto the surface, allowing water to penetrate. The porosity of aggregates is a major factor contributing to the overall porosity of concrete, given that aggregates constitute about three-quarters of concrete's volume.
When all pores in an aggregate are filled with water, the aggregate is considered saturated and surface-dry. If left in dry air, water will evaporate until the aggregate...
When all pores in an aggregate are filled with water, the aggregate is considered saturated and surface-dry. If left in dry air, water will evaporate until the aggregate...
Pore Size Distribution
In concrete, the pore size distribution significantly influences the material's properties. Capillary pores, markedly larger than gel pores, form a vast network within partially hydrated cement paste, reducing the concrete's strength and increasing its permeability. This heightened permeability leads to a greater risk of damage from environmental factors like freeze-thaw cycles and chemical attacks, with the extent of vulnerability also being tied to the water-to-cement ratio.
Adequate...
Adequate...


