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2019 Fiscal Year Research-status Report

単原子膜合成技術の新開発と導電性原子膜材料の創製

Research Project

Project/Area Number 19K15656
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

山本 瑛祐  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (60827781)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords金属ナノシート / 界面活性剤結晶 / 導電性
Outline of Annual Research Achievements

ナノシートは、特異な2次元ナノ構造に起因する高い比表面積や、面内方向の高伝導性、電極反応の高速性などを有し、最も注目される材料群である。中でも、金属や金属酸化物ナノシートはグラフェンには無い様々な機能を有する魅力的な伝導性材料になりうる。本研究では、高い導電性を発現することが期待される金属PtやAu、薄層化で理論的に導電性に変化するZnO、導電性酸化物の単層ナノシート化を狙う。
本年度は、これらの金属ナノシートの合成にむけて界面活性剤の固体結晶を利用した新規合成手法を確立した。固体状態のイオン性界面活性剤結晶は層状物質であり、規則的に二次元配列したカウンターイオンを有している。そこで、このカウンターイオンとして目的物質の前駆物質となる金属イオンや金属錯体を含む界面活性剤の固体結晶を作製した。この界面活性剤結晶の層状構造を維持しつつ、二次元配列した金属イオンや金属錯体を気体を用いて温和に反応させることで、酸化物や金属のナノシートを作製した。初期検討としてセリアナノシートの合成方法を確立し、さらに白金錯体とカチオン性界面活性剤を利用することで目的材料である金属Ptナノシートの合成にも成功した。この得られたナノシートは1 ~ 2 nmの厚みを有するとともに、極めて大きなラテラルサイズを有する点に特色がある。ボトムアップで合成されたナノシートは一般的にラテラルサイズが数μm程度と小さく、材料の特性調査を行うことが困難である場合が多いが、本手法で作製した巨大ナノシートはデバイス構築に十分なサイズを有する材料である。これらのナノシートの伝導測定に必須である電極の構築方法も確立しており、これらのナノシートが高い伝導性を有することを示唆するデータも得られつつある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初困難が予想されていた合成技術を確立し、Ptやセリアナノシートなどの合成に関しての発表を行っている。また、来年度に遂行予定であったナノシート上における電極構築にも既に取り掛かっているため、当初の計画以上に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

得られたナノシートの構造解析を進めると共に、伝導性などの特性調査を推進する。

  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Mesoporous Silica Nanoparticles with Dispersibility in Organic Solvents and Their Versatile Surface Modification2020

    • Author(s)
      Yamamoto Eisuke、Shimojima Atsushi、Wada Hiroaki、Kuroda Kazuyuki
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 36 Pages: 5571~5578

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00729

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Bottom-up preparation of ceria based nanosheet using solid surfactant crystals2020

    • Author(s)
      E. Yamamoto, K. Hayashi, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      第58回セラミックス基礎科学討論会
  • [Presentation] Bottom-up preparation of ceria based nanosheet and evaluation of their ionic conductivity2020

    • Author(s)
      E. Yamamoto, K. Hayashi, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会(2020)
  • [Presentation] 固体の界面活性剤結晶で形成するセリアナノシート2019

    • Author(s)
      山本瑛祐, 林浩平, 小林亮, 長田実
    • Organizer
      日本ゾル-ゲル学会第17回討論会
  • [Presentation] ナノ界面鋳型合成法によるCeO2原子膜のテーラーメイド合成2019

    • Author(s)
      林浩平,山本瑛祐, 小林亮, 長田実
    • Organizer
      2019年度 日本セラミックス協会東海支部 学術研究発表会
  • [Presentation] Atomically Thin Oxide Nanosheets Grown at the Interfaces2019

    • Author(s)
      E. Yamamoto, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      Asia Pacific Society for Materials Research 2019 Annual Meeting (APSMR 2019 Annual Meeting)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Wet-chemical synthesis of non-layer 2D materials and its applications2019

    • Author(s)
      E. Yamamoto, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 薄膜の製造方法及び薄膜2020

    • Inventor(s)
      山本瑛祐、長田実、小林亮、林浩平
    • Industrial Property Rights Holder
      山本瑛祐、長田実、小林亮、林浩平
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-036782

URL: 

Published: 2021-12-27  

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