2018 Fiscal Year Research-status Report
マルチスケール位相シフト光学システム開発とナノフルイドの動的濡れ計測への展開
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17K14848
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
庄司 衛太 東北大学, 工学研究科, 助教 (20780430)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エリプソメータ / 位相シフト技術 / ナノフルイド / 濡れ性 / ナノ液膜 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属や金属酸化物のナノ粒子が高濃度に分散した懸濁液である高濃度ナノフルイドは，プリンテッドエレクトロニクス用のナノインクへの応用などが期待される新たな機能性流体である。この高濃度ナノフルイドのナノインクへの応用にはその濡れ挙動，特に微視的な濡れの解明が重要となる。本研究では，これまで高濃度ナノフルイドの微視的な濡れの動的挙動を明らかにするために，マイクロスケールからナノスケールの膜厚分布が計測可能なマルチスケール位相シフト光学システムを開発した。本年度は開発した装置を用いた計測を通し，純溶媒およびナノ粒子を添加した懸濁液の微視的な濡れ評価実験を行い，研究を進めている。
本年度は，開発した光学システムを用いて，微視的濡れ挙動に及ぼすナノ粒子の影響の評価に関する実験を行った。試料には先行薄膜の先行研究で多く用いられてきたポリジメチルシロキサン（PDMS），および表面をPDMSで修飾したシリカナノ粒子をPDMSに添加した懸濁液を用い，両者をシリコンウェハ上に滴下した際の微視的濡れ挙動の違いを観察した。得られた膜厚分布から液滴の拡張速度，微視的な接触角，先行薄膜の拡張領域を評価した結果，液滴の拡張速度や接触角にはナノ粒子添加の影響が観察されたが，先行薄膜の拡張領域にはその影響が表れないことが明らかとなった。この原因には凝集体の形成などが考えられるが，詳細はまだ明らかでないため，高濃度ナノフルイド内のナノ粒子構造の評価を進めていく。
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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
本年度，開発した光学システムを用いて，微視的な濡れ挙動に対するナノ粒子の影響の評価を行うことができ，研究の進捗はおおむね順調であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は超臨界水熱合成法により合成した表面修飾ナノ粒子を用い，溶媒やナノ粒子の表面修飾鎖を種々変更しながら実験を進めるとともに，高濃度ナノフルイド内のナノ粒子構造の評価を進め，その微視的な濡れ挙動とナノ粒子構造の相関を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
平成31年度実施予定の実験で使用することが、より効率的な研究遂行につながると判断した。具体的には，シリコン基板，溶媒などの試料や実験対象に応じた光学システム用の光学素子の購入に使用する予定である。
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