2008 Fiscal Year Annual Research Report
遷移金属酸化物ナノ構造体における階層を越えたプログラム自己創発科学
| Project Area | Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System |
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20111005
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
川合 知二 Osaka University, 産業科学研究所, 教授 (20092546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 裕行 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (20314429)
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| Keywords | 遷移金属酸化物 / ナノワイヤ構造 / 創発化学 / 高次ナノ構造 / 気液固反応法 |
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| Research Abstract |
金属触媒を介したVLS反応法を用いて金属酸化物一次元ナノ構造体を作製した。構造形成は気相レーザMBE法を用いて行った。本合成プロセスは本質的に多種の因子が絡み合った動的非平衡プロセスであり、その制御性の困難さが現在大きな問題となっている。そこで、本研究ではこれらの影響因子(温度、雰囲気圧力、金属触媒量、動的操作因子等)を創発化学の観点で検討することで、気相-液相-固相に跨る物質移動の動的非平衡メカニズムの本質に迫ることを試みた。金属触媒を介した気・液・固相(VLS)反応法による酸化物一次元ナノ構造体の創製を行っだ。影響因子(温度、雰囲気圧力、金属触媒量、動的操作因子等)を詳細に検討し、気相-液相-固相に跨る物質移動の動的非平衡メカニズムを解明した。その結果、基板表面上のアドアトム拡散が上記VLS成長に著しい影響を与えることを明らかにした。アドアトム表面拡散を制御する為に、雰囲気温度、全圧、酸素分圧等を系統的に変化させることによりそのメカニズムを明らかにした。これら一連の結果から、VLSナノワイヤ成長とVS結晶成長が常に競合しており、ランダムウォークしているアドアトムが選択的に金属触媒に取り込まれる過程が非平衡状態にあることを明らかにした。これらの結果を更に、本領域内の理論班(九州大甲斐研究室)との協調により上記動的相関相互作用力をLJモデルに基づくMD計算によりアプローチした。
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