Interparticle distance between the sheet-like niobate particles in the lamellar-forming colloidal dispersion

ラメラ構造を形成するコロイド分散系におけるシート状のニオブ酸化物粒子の粒子間隔に関する研究

山口 大輔; 宮元 展義*; 藤田 貴子*; 中戸 晃之*; 小泉 智; 太田 昇*; 八木 直人*; 橋本 竹治

Yamaguchi, Daisuke; Miyamoto, Nobuyoshi*; Fujita, Takako*; Nakato, Teruyuki*; Koizumi, Satoshi; Ota, Noboru*; Yagi, Naoto*; Hashimoto, Takeji

光触媒反応を示す機能性物質としてよく知られている層状ニオブ酸化物KNbOの単結晶は極めて大きな異方性を保持したまま、単位層に剥離する。単位層は厚みが約1.8nmであるのに対して、面内方向の広がり(粒径)が数mにも及び、極めて薄いシート状とみなせるためナノシートと呼ばれる。また超音波によってナノシートを破砕するという操作により粒径を100nmから数mの範囲で制御することができる。粒径を約500nmに制御したナノシートを水中に分散させたコロイド溶液では、ある濃度範囲においてラメラ構造を有する液晶相とナノシートがランダムに配向し一定間隔に並ぶ等方相とが共存した。両相のシート間隔を高さ方向に沿って詳細に調べることにより、構造形成に関する重力の影響を考察した。その結果、相の形成に関して重力の影響は支配的でないと結論づけた。

The lyotropic lamellar phase in colloidal suspension has been well established in the recent work of the exfoliated inorganic phosphatoantimonate crystal. Here we report the other distinct lamellar phase formed in the colloidal suspension of hexaniobate "nanosheet", which is coexistent with an isotropic phase. This colloidal system clearly shows that not only the degree of orientational order but also that of positional order are quite different between upper isotropic phase and bottom lamellar phase. However, a definite interparticle correlation does exist in the isotropic phase and the difference in the mean interparticle distance (d) between lamellar and isotropic phases turned out rather small. All those pieces of experimental evidence suggest that the coexisting isotropic-lamellar phases is not attributed to the sedimentation of the nanosheet particles by the gravity but arisen as a result of ordering process of nanosheet particles by getting over the random thermal force of Brownian motion.