2018 Fiscal Year Research-status Report
高アスペクト比円柱状ナノ空間を用いた光駆動ガス改質フィルムの開発
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18K04739
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
山本 春也 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員(定常) (70354941)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 富嗣 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50354832)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 円柱状ナノ空間構造 / イオンビーム / 電子線 / 白金ナノ粒子 / 放射線還元法 / 局在型表面プラズモン共鳴吸収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最近、太陽光エネルギー利用の観点から金属ナノ粒子の局在型表面プラズモン共鳴吸収による光発熱効果が注目されている。光発熱性に加えて触媒性を付与できれば太陽光のみで駆動する機能性材料の開発が期待できる。本研究では、イオンビーム照射と化学エッチング処理によりポリイミドフィルムに形成される円柱状ナノ空間に局在型表面プラズモン共鳴吸収により発熱するプラズモンナノ粒子と触媒金属ナノ粒子を高密度集積する手法の開発を進めている。本年度は、円柱状ナノ空間構造の形成を目的に研究を進めた。具体的には、ポリイミドフィルム（厚さ25μｍ）に対してフィルムを貫通する350 MeV Xeイオンビームの照射（3 × 107 ions/cm2）を行い、その後、次亜塩素酸ナトリウム溶液で化学エッチングすることにより円柱状ナノ空間構造を形成した。エッチング時間をパラメータに試料を作製して、走査型電子顕微鏡観察により円柱状構造を評価した結果、フィルムを貫通した円柱状構造の形成が確認され、エッチング時間(10 min～40 min)を変えることにより円柱状構造の孔径(200 nm～500 nm)が制御できることがわかった。さらに、円柱状ナノ空間構造を形成した試料を塩化白金酸水溶液に浸漬し、電子線還元法により円柱状ナノ空間構造内にPtナノ粒子の形成を試みた。その結果、透過型電子顕微鏡観察により円柱状ナノ空間内壁にPtナノ粒子が一様に分散して担持されていることが確認できた。今後の研究では、電子線照射により円柱状ナノ空間内に金属ナノ粒子(Au, Ag)を生成し、担持及び金属ナノ粒子ネットワーク構造の形成を進める。
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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
ポリイミドフィルム（厚さ25μｍ）に対してフィルムを貫通する350 MeV Xeイオンビームの照射（3 × 107 ions/cm2）を行い、次亜塩素酸ナトリウム溶液で化学エッチングすることにより円柱状ナノ空間構造を形成した。この際、エッチング時間を変えることにより円柱構造の孔径が制御できることがわかった。さらに、電子線還元法により円柱状ナノ空間内にPtナノ粒子を分散して担持することに成功したことから、研究は当初の計画どおりに順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、ポリイミドフィルムに形成した円柱状ナノ空間内に金属塩水溶液を浸透させ、電子線照射により円柱状ナノ空間内に金属ナノ粒子(Au, Ag)を生成し、担持及び金属ナノ粒子ネットワーク構造を形成する。金属塩水溶液の濃度、電子線照射量などをパラメータに、生成される金属ナノ粒子のサイズ、ネットワーク構造の形態に着目して高密度に集積する手法を探索する。
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| Causes of Carryover |
実験を進めた結果、金属ナノ粒子の形成に使用する放射線還元用照射容器の設計、仕様の検討に遅れが生じた。このため次年度に放射線還元用照射容器を制作することになり次年度使用額が生じた。次年度では、今年度の実験結果を踏まえて放射線還元用照射容器の制作を計画している。
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