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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$$_{2}$$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$$_{2}$$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$$_{2}$$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$$_{2}$$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$$_{2}$$ナノチューブの合成に成功した。得られたSiO$$_{2}$$ナノチューブは、単結晶であった。また、SiO$$_{2}$$は、様々な多形を有しているが、今回得られた単結晶SiO$$_{2}$$は、クリストバライトであった。また、単結晶SiO$$_{2}$$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$$_{2}$$ナノチューブへ変換することがわかった。

SiO$$_{2}$$ nanotubes show potential in applications such as nanoscale electronic and optical devices, bioseparation, biocatalysis, and nanomedicine. As-grown SiO$$_{2}$$ 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 $$^{circ}$$C for 10 h under low-vacuum conditions. According to TEM observations, the single-crystal SiO$$_{2}$$ was $$alpha$$-cristobalite. We also demonstrate that single-crystal SiO$$_{2}$$ nanotubes can be transformed into amorphous SiO$$_{2}$$ nanotubes by electron beam irradiation. Moreover, we synthesized a crystalline/amorphous SiO$$_{2}$$ composite nanotube, in which crystalline and amorphous SiO$$_{2}$$ 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$$_{2}$$ nanotubes is crucial. We can also obturate, capsulate, and cut a SiO$$_{2}$$ nanotube, as well as modify the inner diameter of the nanotube at a specific, nanometer-sized region using the focused electron beam irradiation technique.

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パーセンタイル:100

分野:Instruments & Instrumentation

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