アルキルケテンダイマーを用いて製作したシリカ多孔体のフラクタル解析

Fractal analysis of the porous silica made from template of alkylketene dimer

山口 大輔; 眞山 博幸*; 小泉 智; 辻井 薫*; 橋本 竹治

Yamaguchi, Daisuke; Mayama, Hiroyuki*; Koizumi, Satoshi; Tsujii, Kaoru*; Hashimoto, Takeji

アルキルケテンダイマーをテンプレートに用い、ゾル-ゲル法により作製したシリカ多孔体の構造を、ナノメートルから10マイクロメートルのスケールに渡り、超小角中性子散乱法を用いて観察し、解析した結果について発表を行う。アルキルケテンダイマーはワックスの1種であり、結晶化によって自発的にフラクタル表面構造を形成するという特長を有する。この特長を利用して、3次元(立体)的なフラクタル構造を形成したアルキルケテンダイマーの凝集体構造を孔の形状に転写させることにより試料となる多孔体を得た。この試料から得られた散乱を解析することにより、本研究で見いだされたフラクタル構造は、従来のシリカ多孔体構造の代表例であるエアロジェルのフラクタル構造より1桁以上大きなスケール(10マイクロメートル)までフラクタル性が成り立つことを明らかにした。一方、散乱のべき乗指数によって示されるフラクタル次元に関しては、エアロジェルと本測定試料との間に顕著な違いは見られなかった。このことは、両系における自己相似構造自体には類似性が存在することを示唆するものと考えられる。

In this study, the structure of the "novel" porous silica specimens prepared by sol-gel method with alkylketene dimer (AKD) template was characterized on the length scale from nanometers to tens of microns by small-angle neutron scattering measurements. AKD is a kind of wax and has been proven to form a fractal structure by recrystallization. Due to the AKD template, the porous silica product exhibited a distinct mass-fractal structure, which persists over the length scale ten times larger than that of conventional silica aerogel. While on the other hand, the mass fractal dimension is similar between the silica aerogels and the specimen investigated in this study, suggesting that the space symmetry is somewhat similar between those two systems.