Investigation of self-assembled fractal porous-silica over a wide range of length scales using a combined small-angle scattering method

自己組織化されたフラクタルシリカ多孔体の小角散乱法を組合せた測定による広範な長さスケールにおける構造解析の研究

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

自己組織化されたシリカ多孔体のユニークな構造を小角中性子散乱,超小角中性子散乱,小角X線散乱を組合せた方法により構造解析を行った。測定に用いた試料はアルキルケテンダイマー(AKD)のテンプレートの存在下でゾル-ゲル法を用い、焼成により作製した。その結果10nmから10mの長さスケールに渡ってマスフラクタル構造を有するシリカ多孔体を得た。さらにこの試料は階層構造を有しており10nm以下のサイズのシリカの基本粒子を含むことを解明した。このような複雑な構造を同定するために広範囲の長さスケールに渡る観測は不可欠であり、本研究結果により小角散乱を組合せた方法による観測はこの目的に適うことが示された。

The unique structure of a set of self-assembled porous silica materials was characterized through a combined small-angle scattering (CSAS) method using small- and ultra-small angle neutron scattering as well as small-angle X-ray scattering. The porous silica specimens investigated were prepared by a sol-gel method under the presence of alkylketene dimer (AKD) template particles and through calcination, which leads to the development of porous silica having a mass-fractal structure over length scales from 10nm to 10m. Furthermore, the specimens posses a hierarchical structure, which consist of a fractal porous structure, and also contain primary silica particles less than 10 nm in size, which form a continuous silica matrix. To characterize these complex structures, observation over a broad range of length scales is indispensable. We propose a CSAS technique that serves this purpose well.