2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on photoresponsive wettability switching by combination of topological surface structure and photo-generated carrier control
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16K17505
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
小林 大造 立命館大学, 理工学部, 准教授 (20557433)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 酸化チタン / 結晶構造 / 表面幾何学構造 / バイアス電圧 / 濡れ性スイッチング / 超撥水性 / 超親水性 / 光触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来報告されているアナターゼ型酸化チタン系光触媒は紫外線照射により迅速に超親水性を示す。一方、暗環境での撥水化の進行速度は非常に遅い。高速かつ可逆的に酸化チタンの濡れ性を光照射により変化できれば、ワイヤレスな液体操作への応用が期待できる。本研究では撥水化速度に優れるルチル型酸化チタン膜へバイアス電圧を印加し、光生成キャリアの動きの促進／抑制による親水化／撥水化の双方の光応答速度の高速化を目指す。さらに固液接触界面を極小化する表面構造を組み合わせることで暗時の撥水性を増幅し、可逆的な超撥水性／超親水性スイッチングを可能とする。
平成28年度は、酸化チタン膜の光応答性の改善と濡れ性変化幅を増幅する表面構造として傘構造付きマイクロピラーアレイの設計および微細加工プロセス開発を進めた。形状パラメータを変化した表面幾何学構造へ酸化チタン薄膜を被覆し、光照射による超撥水性／超親水性スイッチングの応答性について調べた。T字断面形状のピラーアレイ表面構造とルチル型結晶構造制御を組み合わせることで撥水化に要する時間を180分から6分へ短縮した。
平成29年度は、酸化チタン膜へ印加するバイアス電圧の極性により濡れ性変化の応答時間が変化することを確認した。酸化チタン結晶構造およびバイアス電圧の大きさを変化した場合の光応答性について調べ、高温・低圧条件でスパッタ成膜して得られるルチル型酸化チタン膜に0.9Vのバイアス電圧を印加することで顕著な濡れ性変化の促進を確認した。また、酸化チタン膜による濡れ性スイッチング部とセレン光電池をオンチップ集積化した構造の試作と動作確認を行った。
総括として、濡れ性の光応答促進のための表面幾何学構造、バイアス電圧条件を具体化し、光電池の一体化を含めた要素技術を完成した。
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Research Products
(5 results)
