ナノ構造情報に基づく単結晶酸化物ナノワイヤの材料創製

• Project Area: Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation
• Project/Area Number: 26106516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 柳田 剛 大阪大学, 産業科学研究所, 招へい教員 (50420419)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 酸化物ナノワイヤ

Outline of Annual Research Achievements

本提案研究では、地球上に豊富に存在する金属酸化物から構成される単結晶ナノワイヤの表面・界面に関するナノ構造情報を“情報科学のメス”を介して初めて抽出し、材料設計へと展開することにより新しい電子伝導機能を実証することを目的とする。金属酸化物から構成される単結晶ナノワイヤは、粒界を介することなく外部と電気的に接続可能なその特徴的なナノ空間構造や外界との反応場としての巨大な比表面積を有し、且つ水や大気との相性が本質的に良いことから、エネルギー変換等の様々な応用展開が期待されている。しかし、表面・界面におけるナノ構造情報に関する理解が乏しいために、酸化物ナノワイヤを材料設計することは未だ困難な状況にある。本研究では、この本質的な問題を本新学術領域内でナノワイヤ表面・界面のナノ構造情報を情報科学のメスを介して理解・制御することにより克服し、単結晶酸化物ナノワイヤの新しい酸化還元反応界面と電子伝導機能を創出する。本課題では、申請者がこれまでに構築した単結晶ナノワイヤ形成法とin-situヘテロ界面形成法を拡張し、本学術領域内で情報科学のメスを介してナノワイヤの表面・界面に関するナノ構造情報を抽出・制御することを狙いとしている。単結晶酸化物ナノワイヤの電子輸送特性（移動度）を向上させるヘテロ界面の設計指針を、高分解能表面・界面分析手法と申請者独自の単一ナノワイヤ輸送特性評価技術を駆使して構築する。本課題では、絶縁体の単結晶酸化物ナノワイヤ上に酸素－金属イオン間の凝集力が異なる酸化物材料群をシェル層として形成することにより、ヘテロ界面における酸化還元反応を介した全く新しいナノワイヤ界面伝導層を設計・創出する。絶縁体コア／絶縁体シェルで構成される単結晶ナノワイヤのヘテロ界面に新しい界面伝導層を創出する新しい材料設計指針を本学術領域内の実験班・情報科学班と共に構築する。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Rational Concept for Designing Vapor-Liquid-Solid Growth of Single Crystalline Metal Oxide Nanowires (2015)
  • Author(s): Klamchuen, A., M. Suzuki, K. Nagashima, H. Yoshida, M. Kanai, F. W. Zhuge, Y. He, G. Meng, S. Kai, S. Takeda, T. Kawai and T. Yanagida
  • Journal Title: Nano Letters Volume: 15 Pages: 6406-6412
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-assembled Nanowire Arrays as Three-dimensional Nanopores for Filtration of DNA Molecules (2015)
  • Author(s): Rahong, S., T.Yasui, T.Yanagida, K.Nagashima, M.Kanai, G.Meng, Y.He, F.Zhuge, N.Kaji, T.Kawai, Y.Baba
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 31 Pages: 153-157
  • NAID: 130004827469
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional Nanowire Structures for Ultra-Fast Separation of DNA, Protein and RNA Molecules (2015)
  • Author(s): Rahong, S., T.Yasui, T.Yanagida, K.Nagashima, M.Kanai, G.Meng, Y.He, F.Zhuge, N.Kaji, T.Kawai, Y.Baba
  • Journal Title: Scientific Reports (Nature Publishing Group) Volume: 5 Pages: 10584-10584
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nanoscale Size-Selective Deposition of Nanowires by Micrometer Scale Hydrophilic Patterns (2014)
  • Author(s): He, Y., K.Nagashima, M.Kanai, G.Meng, F.Zhuge, S.Rahong, X.Li, T.Kawai and T.Yanagida
  • Journal Title: Scientific Reports(Nature Publishing Group) Volume: 4 Pages: 5943-5943
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modulation of Thermoelectric Power Factor via Radial Dopant Inhomogeneity in B-doped Si Nanowires (2014)
  • Author(s): Fuwei, Z., T.Yanagida, N.Fukata, K.Uchida, M.Kanai, K.Nagashima, G.Meng, Y.He, S.Rahong, X.Li and T.Kawai
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 136 Pages: 14100-14100
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cellulose Nanofiber Paper as an Ultra Flexible Nonvolatile Memory (2014)
  • Author(s): Nagashima, K., H.Koga, U.Celano, F.Zhuge, M.Kanai, S.Rahong, G.Meng, Y.He, J.D.Boeck, M.Jurczak, W.Vandervorst, T.Kitaoka, M.Nogi and T.Yanagida
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4 Pages: 5532-5532
  • NAID: 120006955452
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrafast and Wide Range Analysis of DNA Molecules Using Rigid Network Structure of Solid Nanowires (2014)
  • Author(s): Rahong, S., T.Yasui, T.Yanagida, G.Meng, F.Zhuge, Y.He, N.Kaji, M.Kanai, K.Nagashima, T.Kawai, and Y.Baba
  • Journal Title: Scientific Reports(Nature Publishing Group) Volume: 4 Pages: 5252-5252
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flux Induced Crystal Phase Transition in Vapor-Liquid-Solid Growth of Indium-Tin Oxide Nanowires (2014)
  • Author(s): Meng, G., T.Yanagida, K.Nagashima, H.Yoshida, M.Kanai, A.Klamchuen, F.Zhuge, Y.He, S.Rahong, X.Fang, S.Takeda and T.Kawai
  • Journal Title: Nanoscale Volume: 6 Pages: 7033-7038
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Single Crystalline Metal Oxide Nanowires and Their Promises (2016)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: ISPlasma2016 / IC-PLANTS2016
  • Place of Presentation: 愛知県・名古屋市
  • Year and Date: 2016-03-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Single Crystalline Metal Oxide Nanowires (2016)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: 3rd NUS-IMCE Workshop
  • Place of Presentation: 福岡県・福岡市
  • Year and Date: 2016-02-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Oxide Nanowire Devices for Analyzing Biomolecules (2015)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: ハワイ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 単結晶金属酸化物ナノワイヤの材料設計とそのナノデバイス展開 (2015)
  • Author(s): 柳田 剛
  • Organizer: 電子情報技術産業協会 第５回「量子現象利用デバイス技術分科会」
  • Place of Presentation: 東京都・千代田区
  • Year and Date: 2015-12-07
  • Invited
• [Presentation] Single Crystalline Metal Oxide Nanowires (2015)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: CEMS Topical Meeting on Oxide Interfaces 2015
  • Place of Presentation: 埼玉県・和光市
  • Year and Date: 2015-10-05
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Flexible Molecule Sensor using Single Crystalline Metal Oxide Nanowires (2015)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: International Symposium on Thin Film Technologies for Flexible Devices
  • Place of Presentation: 愛知県・名古屋市
  • Year and Date: 2015-09-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Emerging Oxide Nanowires: Creation Concept and Their Promises for Novel Nanoscale Devices (2015)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: 228th ECS Meeting
  • Place of Presentation: フェニックス（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-09-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 金属酸化物単結晶ナノワイヤ (2015)
  • Author(s): 柳田 剛
  • Organizer: 第３回・酸化物研究の新機軸に向けた学際討論会
  • Place of Presentation: 宮城県・仙台市
  • Year and Date: 2015-08-04
  • Invited
• [Presentation] Ultra Low Power Consumed Molecule Sensing on Single Crystalline Nanowires (2015)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: International Workshop on Molecular Electronics
  • Place of Presentation: 北海道・知床斜里
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 金属酸化物単結晶ナノワイヤ (2015)
  • Author(s): 柳田 剛
  • Organizer: 日本セラミックス協会 第49回基礎科学部会セミナー「低次元形態セラミックスの機能と構造制御」
  • Place of Presentation: 愛知県・名古屋市
  • Year and Date: 2015-07-17
  • Invited
• [Presentation] 金属酸化物単結晶ナノワイヤ (2015)
  • Author(s): 柳田 剛
  • Organizer: 応用物理学会関西支部 平成２7年度第１回講演会「酸化物機能性材料が牽引するエレクトロニクスの新展開 ～関西発、革新技術と若手研究者からの情報発信～」
  • Place of Presentation: 兵庫県・姫路市
  • Year and Date: 2015-06-22
  • Invited
• [Presentation] Nanowires Alignment on Micrometer Scale Hydrophilic Patterns by Blade-coating Method (2015)
  • Author(s): He Yong and Takeshi Yanagida
  • Organizer: EMN Qingdao Meeting -- Energy Materials & Nanotechnology
  • Place of Presentation: 青島（中華人民共和国）
  • Year and Date: 2015-06-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 単結晶ナノワイヤナノデバイス (2015)
  • Author(s): 柳田 剛
  • Organizer: 電子情報通信学会 講演会
  • Place of Presentation: 北海道・札幌市
  • Year and Date: 2015-02-05
  • Invited
• [Presentation] Material Design of Metal Oxide Nanowires and Their Promises (2014)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: The 15th Ries-Hokudai International Symposium
  • Place of Presentation: 北海道・札幌市
  • Year and Date: 2014-12-16
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 自己組織化ナノワイヤ ―ナノエレクトロニクスからナノバイオデバイスへー (2014)
  • Author(s): 柳田 剛
  • Organizer: 新化学技術推進協会 電子情報技術部会・マイクロナノシステムと材料・加工分科会 講演会
  • Place of Presentation: 東京都・千代田区
  • Year and Date: 2014-10-24
  • Invited
• [Presentation] Energy Harvesting via Thermoelectricity of Self Organized Nanowires (2014)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: The 1st Asia Joint Workshop on Functional Materials Science -Thermoelectrics, Spintronics, Low-dimensional Materials, and Soft matter-,
  • Place of Presentation: 北海道・札幌市
  • Year and Date: 2014-08-01
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Energy Harvesting using Nano-materials (2014)
  • Author(s): Takeshi Yanagida
  • Organizer: Japan America Frontiers of Engineering
  • Place of Presentation: 東京都・江東区
  • Year and Date: 2014-06-09
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 機能性ナノワイヤ： 原子の空間選択性が生む機能と省・創エネルギーデバイス展開 (2014)
  • Author(s): 柳田 剛
  • Organizer: バイオテンプレート研究会 講演会
  • Place of Presentation: 東京都・港区
  • Year and Date: 2014-06-05
  • Invited
• [Book] Resistive Switching: From Fundamentals of Nanoionic Redox Processes to Memristive Device Applications, Ch23. Bottom-Up Approaches for Resistive Switching Memories (2016)
  • Author(s): S. Spiga, T. Yanagida and T. Kawai
  • Total Pages: 784
  • Publisher: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
• [Book] Magnetic Nano- and Microwires, Design, Synthesis, Properties and Applications, (2015)
  • Author(s): K. Nagashima and T. Yanagida
  • Total Pages: 870
  • Publisher: Woodhead Publishing
• [Book] Magnetic Nano- and Microwires, Design, Synthesis, Properties and Applications,Ch16: Oxide nanowires for non-volatile memory applications (2015)
  • Author(s): K. Nagashima and T. Yanagida
  • Total Pages: 870
  • Publisher: Woodhead Publishing