ナノセル・ケミカルラボラトリの創成

• Project/Area Number: 12875117
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical properties of metals
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 佐々木 勝寛 名古屋大学, 工学研究科・量子工学専攻, 講師 (00211938)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2000: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: ナノセル / ナノマシン / プラズマコーティング膜 / 透過電子顕微鏡 / 雰囲気試料室

Research Abstract

物質を構成する原子、分子の様子を視覚化する手段として、透過電子顕微鏡法は、最も発達しかつ普及した手段である。高真空に保たれた透過電子顕微鏡中で、液体や・気体を安定に保持するためにのような雰囲気試料室といわれる一連の実験装置が開発されてきたが構造が複雑で制御が難しいので、化学の研究分野への透過電子顕微鏡の寄与は限られたものであった。
最近、高温安定性、加工性、密封性、電子線透過性に優れたプラズマコーティング膜が開発された。
本研究では日本において最も高度に発達した半導体集積回路微細加工技術を用いて加工することにより、透過電子顕微鏡内にナノサイズの微細雰囲気試料室を複合的に作成し微細化学反応機構を持った化学反応器(ナノセル・ケミカルラボラトリ)をプラズマコーティング膜を用いて作ることを試みた。
本研究においては、 1)水溶液系のプラズマコーティング膜中への閉じこめの実験を行い、その成果をふまえて、どのような条件で作られたプラズマコーティング膜が、どのような材料を閉じこめるのに最適であるかを調べた。 2)冷却凝固メタノールや水、加熱分解すると炭酸ガスや水素を発生する炭酸カルシウムや水素吸蔵合金を、プラズマコーティング膜二重層中に埋め込み加熱し、発生ガスがどの程度保持できるか調べ、より保持力が強くかつ、透過電子顕微鏡観察の容易な膜作成条件を探った。 3)複数種の物質を膜内に閉じこめ、双方を透過電子顕微鏡下で反応させる方法を開発した。この方法では、液体窒素を用いて冷却する試料台上へ、集積回路作成用マスクを用いて、融点が100K程度以上の物質を蒸着し、膜内に島状に閉じこめる。閉じこめた反応させるための物質のセル同士を、融点の高い不活性ガスのパイプ状セルで連結することにより、ナノサイズの化学反応装置を透過電子顕微鏡内に形成するものである。現在本手法の特許申請を計画中である。