日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 27(3): 103-110 (2010)
doi:10.20731/zeoraito.27.3.103

解説解説

高分散性メソポーラスシリカナノ粒子の合成と光学応用Synthesis of mesoporous silica nanoparticles with high dispersibility for optical application

1東京大学大学院工学系研究科化学システム工学専攻Department of Chemical System Engineering, The University of Tokyo ◇ 〒113-8656 東京都文京区本郷7-3-1

2パナソニック電工株式会社先行技術開発研究所Advanced Technologies Development Laboratory, Panasonic Electric Works Co., Ltd.

受理日:2010年7月13日Accepted: July 13, 2010
発行日:2010年9月10日Published: September 10, 2010
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高い空孔率を有するメソポーラスシリカナノ粒子(MSNs)は,低誘電率(low-k)及び低屈折率(low-n))性を付与する優れたナノフィラー材料として電子・光学デバイスへの応用が期待できる。しかしながら,MSNsはその合成過程で粒子同士が凝集しやすく,単分散のナノ粒子としての利用が困難である。我々は,MSNsの前駆体であるシリカ-界面活性剤複合体ナノ粒子を水系分散液中で直接トリメチルシリル化することで,界面活性剤の除去と表面の有機修飾を同時に達成し,アルコール中で高い分散性と化学的安定性を示すMSNsを調製するプロセスを開発した。このMSNsは,合成時に1,3,5-トリメチルベンゼンを導入することで,粒子径及びメソ構造を維持したまま細孔径が2.5 ~5.0 nmの範囲で制御可能であった。これらのMSNsをフィラーとしてシリカマトリックス中に分散させて得られた膜厚約100 nmのナノ複合体薄膜は,優れた反射防止(AR)膜としての機能を示した。MSNs複合ナノ薄膜の反射率はMSNs導入量の増加,あるいはメソ孔の拡大と共に低下した。以上により,MSNsは多孔質ナノフィラーとして光学薄膜への応用が可能であることが明らかとなった。

Mesoporous silica nanoparticles (MSNs) are promising as nanofillers with low dielectric constant and low refractive index. For their applications in electronics and optics, preparation of MSNs with high dispersibility and high chemical stability is essential. Here we report the preparation of the stable dispersion of organically-modified MSNs in alcohol solvents, and demonstrate the fabrication of MSNs-silica nanocomposite film applicable as antireflective (AR) coatings. Direct trimethylsilylation of mesostructured silica-surfactant composites nanoparticles (SSNs) by treating with hexamethyldisiloxane under acidic conditions enables us to impart high stability and dispersibility to the nanoparticles as well as to achieve surfactant removal and facile particle recovery. The resulting TMS-MSNs have 2D hexagonal structure and their pore sizes and pore volumes are increased by adding 1,3,5-trimethylbenzene during the synthesis. Nanocomposite films prepared from the mixture of TMS-MSNs and siloxane oligomers exhibit lower reflectivity than a silica film without TMS-MSNs, and the relative reflectivity is decreased with increasing the amount or the pore volume of TMS-MSNs embedded in the films. It is thus demonstrated that TMS-MSNs are useful as nanofillers for fabricating functional nanocoatings.

キーワード:メソポーラスシリカナノ粒子;トリメチルシリル化;低屈折率;反射防止膜

Key words: mesoporous silica nanoparticles; trimethylsilylation; low-n; anti-reflective coating

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