時空間パターン形成由来の螺旋ナノ構造体が持つキラル分子応答性の理解
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21J14745
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
安田 拓海 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 自己組織化 / 時空間パターン形成 / 湿式処理 / シリコン加工 / 数値シミュレーション / Si溶解 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，Siの湿式エッチングにおいて形成する螺旋状ポアをモデルケースに用いて，時空間パターン由来のキラル構造体が持つ性質を調査する．パターン形成において発現したキラリティがどのような形で材料中に転写されているかは理解されておらず，既存手法で作製されるキラル材料と同等の性質を本材料が有するかは定かではない．キラル化学において特に重要視されるキラル認識・転写に焦点を当て，電気化学と分光学の両側面から調査を行い，パターン形成由来の材料が持つポテンシャルを提示する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、過酸化水素（H2O2）とPt粒子を用いるSi基板の湿式処理おいて形成するらせん状ポアに着目し、その構造体が持つ分子応答能を調査することを目的に設定している。
当該年度では得られるらせん状ポアの形状制御に向けて、ポア形成の数値シミュレーションに取り組んだ。これまでの研究で、Pt粒子/Si基板の界面において発現する不均一な反応分布（時空間パターン）がらせん構造の形成に大きく寄与していることを見出している。この理解に基づき、本研究ではまず時空間パターンの再現を試みた。なお、この段階では簡単のため、溶解反応によるPt粒子の運動や、それによるポアの形成など、反応界面の移動は考慮していない。先行研究や実測データをもとに、反応物の物質収支や反応進行中の電極電位などを考慮して、ポア形成中に起きるSiの溶解反応/H2O2の還元反応を数式化した。これらの微分方程式を数値的に解くことで、質点系モデルにおいて各反応の基本的な挙動を再現した。また、この段階で、時空間パターン形成の主要因の一つである『H2O2還元に関する電流振動』を計算により模擬することに成功している。次に、構築したモデルを空間拡張し、時空間パターンのシミュレーションを試みた。ここでは、時空間パターンが発現する反応場をPt粒子の円周部、すなわち一次元のリングと簡略化し、この空間で計算を実施した。リングに沿った反応物の拡散や電位分布などを導入し、モデルを修正しつつ計算したところ、均一な反応分布しか得ることができなかった。得られた計算結果の解析により、本研究では簡略化のために無視した溶液中の電圧降下が不均一性の発現に大きく寄与することが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
