Creation and development of high-order nano-space structures through innovative control of stress field

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H06146
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: JU Yang 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60312609)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細井 厚志 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60424800) ; 徳 悠葵 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (60750180) ; 木村 康裕 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70803740) ; 森田 康之 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90380534)
• Project Period (FY): 2017-05-31 – 2022-03-31
• Keywords: ナノ空間構造体 / 応力場制御 / 原子拡散 / 透明導電膜 / 太陽光水素製造

Outline of Final Research Achievements

The present study has realized the creation of highly ordered, high-quality, and dense metallic nanowire arrays and semiconductor nanostructured arrays by establishing innovative stress concentration and oxidation process control methods. We have also systematically elucidated the formation mechanism of the nanospace structures by explaining the atomic diffusion and surface oxidation phenomena in the stress field. Furthermore, flexible transparent conductive films with high transmittance and high conductivity and photovoltaic hydrogen production devices with low cost and high conversion efficiency were achieved.

Free Research Field

機械材料・材料力学、ナノ材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Al単結晶ナノワイヤアレイの高密度成長は世界初の独創的な成果であり、ナノ材料の作製と応用分野に与えるインパクトは極めて大きい。また、応力場における原子の拡散及び環境中の表面酸化現象の系統的な解明は、応力場における原子拡散に関する革新的な理論を提案でき、学術的重要性は極めて高い。さらに、高透過率かつ高導電性を有するフレキシブル透明導電膜の実現は、太陽電池やタッチパネルなどへの省エネルギー応用が期待できる。加えて、低コストかつ高変換効率を有する太陽光水素製造デバイスの実現は、太陽光水素製造のコスト、変換効率の問題を一挙に解決し、大きな社会貢献をもたらすことができる。