【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT0344
利用課題名 / Title
物質の添加による階層性多孔質(HNL)ガラスの形成挙動に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/ Electronic microscope,イオンミリング/ Ion milling,ナノ多孔体/ Nanoporuous material
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
萩原 大貴
所属名 / Affiliation
東京大学大学院工学系研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-101：低損傷走査型分析電子顕微鏡
UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡
UT-153：クロスセクションポリッシャー(CP)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
Siを主成分とする珪酸塩系ガラスにおいて、120〜180℃の弱塩基条件化でエッチングを行うとガラス表面に階層性ナノ多孔層（HNL）を持つ多孔質ガラスを作成することができる。このHNLは超親水性、防曇性、低反射性といった特性をガラスに発現させるため、新しいガラス材料として期待されるが、HNLの形成挙動が解明されていない、特定のガラス組成でしか実現しないなどの課題を有している。既往研究では、溶液に塩化アルミニウムを添加するとエッチング過程で表面でガラス骨格を形成し、より有意なHNLの形成に寄与するだけでなく、表面近傍でのAl濃度を濃縮することができることが報告されている。現状このような物質はAlしか報告されていないが、外部からの添加によって特定の原子を選択的にHNLガラス表面に濃縮することができれば、ガラス組成にとらわれずHNLガラスを作成することが出来る。そこで本研究では、Al以外にも外部からの添加によってHNLの形成に寄与する物質があるのかを調査し、HNLの形成挙動に対する影響を観察することを目的とする。
実験 / Experimental
pH 8 に調整したクエン酸三ナトリウム水溶液に0.001 mol/L の塩化アルミニウムを加えエッチング溶液とした。耐圧容器に120mLのエッチング溶液とソーダライムスライドガラスを入れ、オートクレーブにて120℃で24時間エッチングを行った。
結果と考察 / Results and Discussion
SEMによる観察から、塩化アルミニウムを添加することでより細孔径が小さく深いHNLを形成することが確認できた。HNL断面におけるEDX分析の結果では、表面におけるAl原子の濃縮と共に、O原子の増加も見られ、HNL表面ではAl3+イオンが非架橋酸素を集め、酸化アルミニウム四面体を形成し、ガラス骨格をより強固でコンパクトなものとしている可能性が示唆された。このことから、Al以外にも中間酸化物としてガラス骨格を形成するような原子であれば外部から添加することでHNLの形成に寄与することが期待され、今後研究を進めていく。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件