ゲル中の反応拡散を用いた粒子内自己組織化の研究

張延林; 佐藤千織; 江角直樹伴貴彦塩井章久Zhang Yan LinChiori SatoNaoki EsumiTakahiko BanAkihisa Shioi

摘要

ゲル中での反応拡散過程で形成される(Ba, Sr)SO{sub}4固溶体粒子の構造とゲルの性質との関係について，検討を行った。 Ba{sup}(2+)とSr{sup}(2+)を含む水溶液から，カチオンをゲル中に拡散させ，反対側から(SO{sub}4){sup}(2-)イオンを拡散させることで，ゲル中央部に形成される粒子をSEM，EDXで観察した。ゲルとしてゼラチンを用いたとき，ゲル中央部に2本の白濁した粒子形成帯が観察された。この現象は，見かけ上Liesegangバンド形成と似ているが，時間が経つとともに，それまで透明であった部分にも粒子が形成され始め，最終的には，約1cmの幅を持った1本の粒子形成帯になった。この広い白濁層の内部に形成されている粒子の構造は，最初に2本の粒子形成帯が存在していた場所と，新たに粒子が形成された場所で異なっていた。その結果，1本の粒子形成帯は，含まれる粒子構造の観点から，4区画の領域に分類できた。 Putnisらが報告したような粒子内部の秩序だった化学組成分布は，もっともBaCl{sub}2とSrCl{sub}2水溶液に近い区画に形成され，それから遠ざかるに伴い，SrSO{sub}4を主成分とする粒子に変化した。ゲルとして寒天を用いた場合，最初から幅1cm程度の広い粒子形成帯が観察された。内部に含まれる粒子の構造は，BaC12，SrC12に近い側から連続的に変化し，次第にSrSO{sub}4を主成分とする粒子に変化していた。ゼラチンと寒天を適量に混合した場合，形成される粒子形成帯の幅は狭くなり，結果として形成される粒子は，構造の分布が非常に小さいものとなった。これらの結果は，両カチオンの拡散速度の大小関係のゲルに対する依存性から定性的に解釈ができた。この研究結果を用いれば，反応拡散過程による粒子の製造において，ゲル内の異なる位置に異なる構造の粒子を分別製造するプロセスと，ゲル内で比較的均一な構造の粒子を製造するプロセスのデザインが可能となるであろう。

ゲル中の反応拡散を用いた粒子内自己組織化の研究

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