2017 Fiscal Year Research-status Report
有機単分子膜の表面構造を鋳型としたVGSケミストリーの創成
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15K05469
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
飯村 兼一 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10272220)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超薄膜 / 表面・界面物性 / 自己組織化 / 表面ゾルゲル反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミクロ相分離単分子膜を利用して作製した固体基板表面上の表面水酸基領域に対し、水素結合能を有するアミノ基を疎水鎖末端に持つ有機アルコキシシランの位置選択的吸着と自己組織化により形成される垂直成長構造体（Vertically Grown Structure: VGS）の形態や空間分布、内部構造の制御などを目指した基礎的研究、およびVGS構造を利用した表面機能化に向けた研究を推進した。
VGS構造制御に関しては、異なる形態的特徴を有する二次元マイクロドメイン構造が形成される混合単分子膜に加え、球状シリカ微粒子による展開膜を二次元鋳型としたVGSについて、成膜条件の違いによる構造変化やメカニズム解明に関する検討を進めた。また、VGSの加熱処理による高さ変化と水洗浄に対する安定性、内部分子充填構造の変化の関係を明らかにした。一方、VGSの高さ制御法として、ウエットエッチング法の適用を試みた。この方法では、エッチング液に適当な界面活性剤を共存させることによって、VGSの周囲相に対する位置選択的エッチングが効率的に起こり、数百nmにも及ぶ高さの柱状構造体を作製できることを見出した。粒子膜系では、粒子径や表面処理法および処理剤の違いによる膜構造の変化を詳細に検討することによって、配列秩序性の高い粒子膜を作製することに成功し、それらを鋳型とすることにより、かなり規則的に配列したホールを有するVGSの形成およびホール間隔やサイズなどの制御が可能であることがわかった。VGS構造を利用した表面機能化の研究としては、有機半導体分子を用いた光電変換表面と金ナノ粒子を用いた金属ナノギャップ構造に関する検討を中心に進めた。前者では薄膜作製と膜構造および光電気化学特性の検討が進められ、後者では無電解めっき反応液への界面活性剤の添加によってあらかじめ吸着させた金ナノ粒子の形態制御が可能であることを明らかにした。
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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
系統的にパラメータを変えて作製した鋳型単分子膜やVGS作製、およびそれらに対する表面観察やX線散乱・回折測定、画像解析などによる精密構造解析により、単分子膜鋳型構造やVGSの形成メカニズムの理解および制御法はほぼ確立した。また、それらの研究の過程で見出した単粒子膜を二次元鋳型として利用した手法についても、機構解明および制御法の双方において飛躍的な前進が見られ、一方、界面活性剤共存下でのウエットエッチング法により数百nmの構造体を効率的に形成することが可能であることを明らかにするなど、VGS形成現象および表面構造を利用した界面化学的な発展性を示す結果を得ている。また、太陽電池への応用のための薄膜作製法や光電気化学特性などの検討、金属ナノギャップ表面構築のための金ナノ粒子吸着と無電解めっき法による金ナノ粒子の形態制御法、表面プラズモン電場効果の検証も進行し、興味深い重要な結果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミクロ相分離単分子膜や単粒子膜を利用した二次元鋳型表面とVGSの構造制御法、および作製されたVGS表面の応用を目指した研究の双方に対して、結果の整理や検証を進め、考察を深めるとともに、論文等により効果的に成果を周知する。それらにより、VGS形成に基づく表面構造の制御法と応用性、発展性を明確にし、自己組織化法の組み合わせによる新規な表面ナノ構造体の形成技術としての学術的基盤を示す。
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| Causes of Carryover |
発展的に派生した結果も含め成果を整理・検証し、論文等により発表することが、本研究の目的達成と成果の周知のために有益であると判断し、補助事業期間を延長した。使用計画としては、論文投稿のための費用および検証実験のための試薬・器具の購入を予定している。
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Research Products
(10 results)
