Tailoring crystallinity and configuration of silica nanotubes by electron irradiation

電子線照射による単結晶シリカナノチューブのアモルファス化及び形状制御

田口 富嗣; 山口 憲司

Taguchi, Tomitsugu; Yamaguchi, Kenji

SiOは、重要な絶縁材料及び発光材料であり、生体材料への応用も期待されている。これまでに、アモルファスSiOナノチューブの合成に関する報告は数多くあるが、単結晶SiOナノチューブの合成に関する報告はない。そこで本研究では、これまでに報告されていない単結晶SiOナノチューブの創製を試みた。我々が合成に成功している多結晶SiCナノチューブを、低真空中で熱処理を行うことにより、SiCナノチューブが酸化され、SiOナノチューブの合成に成功した。得られたSiOナノチューブは、単結晶であった。また、SiOは、様々な多形を有しているが、今回得られた単結晶SiOは、クリストバライトであった。また、単結晶SiOナノチューブに電子線を照射することにより、アモルファスSiOナノチューブへ変換することがわかった。

SiO nanotubes show potential in applications such as nanoscale electronic and optical devices, bioseparation, biocatalysis, and nanomedicine. As-grown SiO nanotubes in the previous studies always have an amorphous wall, and here we demonstrate the successful synthesis of single-crystal nanotubes for the first time by the heat treatment of SiC nanotubes at 1300 C for 10 h under low-vacuum conditions. According to TEM observations, the single-crystal SiO was -cristobalite. We also demonstrate that single-crystal SiO nanotubes can be transformed into amorphous SiO nanotubes by electron beam irradiation. Moreover, we synthesized a crystalline/amorphous SiO composite nanotube, in which crystalline and amorphous SiO coexisted in different localized regions. In addition, for biomedical applications such as drug delivery systems, controlling the configuration of the open end, the diameter, and capsulation of SiO nanotubes is crucial. We can also obturate, capsulate, and cut a SiO nanotube, as well as modify the inner diameter of the nanotube at a specific, nanometer-sized region using the focused electron beam irradiation technique.