2018 Fiscal Year Research-status Report
高選択・高感度分子センシングのための多孔性・導電性配位高分子ナノシートの開発
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16K13610
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
牧浦 理恵 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30457436)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノシート / 気液界面 / センサ / 配位高分子 / X線回折 / 多孔性材料 / 放射光 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細孔への分子吸着により電子状態が段階的・可逆的に変化する多孔性ナノシートを開発する。このようなナノシートにおいては、サイズの定まった細孔がガス・生体分子やイオンなどを認識し、逐次段階的に電子状態が変化する。そのため、電気伝導性やスピン物性を評価することにより、存在する分子の種類・量を精密に把握でき、高選択性・高感度極薄センサデバイスとしての利用が期待される。当該年度は、以下に関して実施した。
（１）ナノシートの形成状態に影響を与える条件因子の抽出:放射光施設SPring-8（兵庫）の研究者と協力して、気液界面その場X線回折（XRD）測定システムの立ち上げを行い、気液界面にてナノシートのXRDプロファイルが得られることを確認した。さらに、回折ピークの精度向上に向け、実験条件の最適化を行った。
（２）溶液濃度とナノシート構造の相関解明：気液界面におけるナノシート作製において、構成要素となる有機配位子の溶液濃度が構造に及ぼす影響を調べた。その結果、ある濃度を境に、異なる結晶構造を有するナノシートが得られることがわかった。
（３）気相への溶媒蒸気導入：通常のナノシート作製においては、気相は大気であるが、気相がナノシートの構造やモルフォロジーに与える影響を調べるため、気相に有機溶媒蒸気を導入した。その結果、ナノシートのサイズが大きく変化し、結晶性が向上した。
（４）固体基板へ転写後の構造の評価：シリコン基板に転写後のナノシートの構造評価を、XRD測定にて行った。その結果、気液界面上の構造を保持した状態で基板に転写されていることを確認した。
（５）安定性（耐熱性、耐水性）の評価：固体基板上に転写したナノシートの耐熱性評価の結果、150℃まで構造を保持することがわかった。また、耐水性評価の結果、純水中ではナノシートが溶出し、酸性溶液中では、構造が保持されることが明らかとなった。
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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
当初の計画通り、ナノシートの作製手法に関する基礎的知見を得るための３つの項目「（１）ナノシートの形成状態に影響を与える条件因子の抽出」「（２）溶液濃度とナノシート構造の相関解明」「（３）気相への溶媒蒸気導入」と、ナノシートの機能開拓に向けた２つの項目「（４）固体基板へ転写後の構造の評価」「（５）安定性（耐熱性、耐水性）の評価」に関して進めることができた。
「（１）ナノシートの形成状態に影響を与える条件因子の抽出」を遂行するためには、放射光実験施設の利用が必須だが、SPring-8への利用申請が全て採択され、順調に実験を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、材料基礎特性評価に向け、以下の３つの項目を進めていく。
（１）ナノシートの分子吸着特性の評価
（２）ナノシートの機械的特性の評価
（３）ナノシートの電気的特性の評価
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| Causes of Carryover |
（理由）
研究は順調に進んでいたが、研究代表者の産休取得に伴い、計画の一部を進めることができなかったため、次年度使用額が生じた。
（使用計画）
復帰に伴い、H30年度に実施する予定であった「ナノシートの形成状態に影響を与える条件因子の抽出」に関する実験を進めるために、主に人件費、旅費、消耗品費に使用する予定である。
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