金属酸化物ゲルの微細構造解析とプリンタブルチタニアゲルの創製
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20K15126
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
廣瀬 大亮 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (20854673)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 溶液プロセス / 液体プロセス / 金属酸化物 / チタニア / ナノインプリント / 印刷 / プリンタブル |
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| Outline of Research at the Start |
チタニアは、触媒作用や高い屈折率を示すことから幅広く利用されており、印刷技術と液相法との融合による低エネルギー・低環境負荷でのチタニアの作製は、重要なテーマとなっている。本研究では、液相法におけるチタニアの中間体(チタニアゲル)の構造解析を通して、金属酸化物ゲル構造の制御を行う。これによって優れた熱変形性を有し、型押し印刷可能なプリンタブル-チタニアゲルの創製を目指す。さらに、プリンタブル-チタニアゲルを用いて、印刷によるチタニアのナノ・マイクロパターンの作製を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、液相法におけるチタニアの中間体(チタニアゲル)の構造解析を通して、金属酸化物ゲル構造の制御を行う。本研究の目的は、優れた熱変形性を有し、ナノインプリントによる型押し印刷可能なプリンタブル-チタニアゲルの創製を目指すことである。
令和4年度の目的は、プリンタブルチタニアゲル作製とチタニアゲルの構造解析を行うことである。これまでに得られたプリンタブル-チタニアゲルの候補では、750nmのラインアンドスペースのチタニアゲルパターンを得ることに成功した。このような優れたパターニング性能を示したチタニアゲル、ならびにパターニング性能を示さなかったチタニアゲルに対して、FT-IRによるゲルに含まれる有機配位子の状態の評価、TG-DTAによる残留有機物量の評価、そして、高エネルギーX線回折によるチタニアゲルの微細構造解析を行った。その結果、Ti-Oネットワークの成長が不十分な場合はパターンが崩れ、過剰に成長した場合はプリンタブル性を示さないことがわかった。優れたプリンタブル性には、適度なTi-Oネットワーク成長が重要となることが明らかとなった。
本年度の研究の結果、チタニアゲルの成形性に関わる新たな知見を得ることができた。これは、プリンタブルゲルを創製する上での重要な知見となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度までに、1μm以下のピッチサイズのゲルパターンの作製に成功している。これらプリンタブルチタニアゲルや、プリンタブル性を示さないチタニアゲルに対して、FT-IR、TG-DTA、高エネルギーX線回折による微細構造解析を進めた。これら解析を順調に実施することができ、プリンタプル性をもたらす原因を明らかにすることができた。そのため、今年度は概ね計画通りに研究を推進できたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の結果を生かし、ナノインプリントによるラインパターン、ドット、ピラー、レンズ形状のナノ・マイクロパターンの作製を行う予定である。さらにプリンタブルチタニアゲルの転写精度の向上を目指し、新たなチタニアゲルの創製を行う。引き続き、高エネルギーX線回折、熱分析やFT-IRによるチタニアゲルの構造解析を行い、転写精度のよいプリンタブルチタニアゲルは、どのような微細構造にするべきかを明らかにする。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
