2020 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
| Project/Area Number |
18K04739
|
|---|
| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
|---|
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)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| 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 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
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は、太陽光エネルギー利用の観点から近年注目されている。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内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や触媒金属ナノ粒子など貴金属ナノ粒子を高密度集積する手法の開発を目的に研究を進めている。本年度は、ポリイミドフィルムに形成した円柱状ナノ空間構造内への可視光領域に局在型表面プラズモン共鳴吸収を示すAgナノ粒子の形成を実施した。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、化学エッチングにより円柱状ナノ空間構造（口径：500 nm、長さ：25μｍ）を作製した。その後、硝酸銀(1 mmol/L)にイソプロピルアルコール（0～10 v%）添加した水溶液に浸漬した試料に2 MVの電子線を照射(500 kGy)し、Agナノ粒子を形成した。イオンスライサーを用いて断面観察用試料を作製し、透過型電子顕微鏡観察により穿孔内部に担持されているAgナノ粒子の形態や集積度合を調べた。その結果、穿孔内部に大きさ5 nm程度の孤立したナノ粒子が分散担持されていることが確認できた。一方、水溶液内に形成されたAgナノ粒子は、イソプロピルアルコールの濃度とともにそのサイズが大きくなる傾向を示し、穿孔内部におけるAgナノ粒子形成は、通常の溶液中とは異なることが示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでに円柱状ナノ空間構造を形成したポリイミドフィルム試料を用いて、Agナノ粒子の担持に限定して実験を進めた結果、円柱状ナノ空間構造内にAgナノ粒子を分散して担持することに成功したが、緊急事態宣言にともなう高崎量子応用研究所・加速器施設の利用停止により、試料作製が予定どおり進まなかったため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、円柱状ナノ空間構造を形成したポリイミドフィルム試料に対して、貴金属(Pt, Ag)塩水溶液の濃度、電子線照射量などをパラメータに、円柱状ナノ空間内にPt及びAgナノ粒子の高密度に集積する手法を探索するとともに、局在型表面プラズモン共鳴吸収による光発熱性及び触媒性を調べる。
|
| Causes of Carryover |
緊急事態宣言にともなう高崎量子応用研究所・加速器施設の利用停止等により、貴金属ナノ粒子の生成条件の最適化が進まず、照射容器の改良を次年度にしたため。
|
