2021 Fiscal Year Research-status Report
International Joint Research Initiative for Single Particle Nanofabrication
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19KK0134
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
関 修平 京都大学, 工学研究科, 教授 (30273709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
櫻井 庸明 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 講師 (50632907)
筒井 祐介 京都大学, 工学研究科, 助教 (50845592)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 粒子線 / イオンビーム / ナノワイヤー / SPNT / STLiP / ナノ材料 / 重合 / PDT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２０年度までに報告してきた低分子由来ナノワイヤの作製技術：STLiP法を多角的な展開を見据えて，本年度は，有機ナノワイヤのより高次構造の制御を試みた．ナノワイヤアレイ構造がもつ基板に垂直な一次元配向性とその巨大比表面積を有機系で達成できる本手法は，今後のセンサデバイスとしての応用が特に期待される．そのための電流センシングに向け，種々のヘテロ接合ナノワイヤの作製に成功した．コア・シェル型のもつ大きなp-n接合界面は，顕著な整流特性を示した．
一方，一次元方向への接続である連結型と多重連結型においては，接合界面において材料が分離することなく垂直自立性を維持していた．これらのヘテロ接合系が，サイズのコントラストとして可視的に観測できる点はこの手法の特筆すべき点と考える．このようなヘテロ接合系は無機材料ではその物性評価も含めて数多く報告されているが，有機系ではその構造制御の困難さから立ち遅れており，本年度の研究成果によるナノワイヤアレイ構造およびそのヘテロ接合系の作製における構造制御の広範性をもとに，実デバイス―センシング等への展開を検討する予定である．
センシング手法としては，電流・電圧検出に加え，超高感度検出法としてRAMAN分光法の適用も念頭において研究を実施するために，このFeasibility Studyを行った結果，良好な検出特性を示すことを見出した．
同時に，従前のナノワイヤ―集合体の構造からは，ポルフィリンをベースとしたナノワイヤの光励起に伴う活性酸素発生源としての機能をもとに，将来のPhotodynamic Therapy材料としての展開を見据えた研究を展開し，成果を論文としてまとめ発表した．
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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
ナノワイヤアレイ構造を生かしたセンシングプラットフォームへの適用は，その自立性が当初の予想を大きく超えていたため，ヘテロ接合構造への展開など，予想を大きく超える構造体形成に進むことができた．国際共同研究として，実際に人的交流を含めた共同研究の実施は，COVID-19の影響により未だ現地にて行うことが叶っていないが，２０２１年度までの研究は，試料の授受がおおむね順調にほぼ遅延なく行えていること，またオンラインによる議論もそれを補完することができていること，などにより特に大きな問題を抱えることなく進められている．
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２２年度は実際にドイツ・GSI及びインド・IUACにおける実地実験の実施を含め，ナノワイヤアレイ構造の利点を生かした，センサープラットフォームとしてのデバイス展開を行う予定である．
これに加え，実際の電流・電圧検出素子としての動作が確認されていることから，さらに能動的な素子への展開を，当初計画に加えて実施する予定である．
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| Causes of Carryover |
国際共同研究の現地実施に伴う外国旅費の執行が叶わなかった．
２０２２年度は，海外渡航制限の緩和に伴い，特にドイツにおいて現地での粒子線照射実験を行う予定である．
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Ubiquitous organic molecule-based free-standing nanowires with ultra-high aspect ratios2021
Author(s)
Koshi Kamiya, Kazuto Kayama, Masaki Nobuoka, Shugo Sakaguchi, Tsuneaki Sakurai, Yusuke Tsutsui, Masayuki Suda, Minori Kawata, Akira Idesaki, Hiroshi Koshikawa, Masaki Sugimoto, G. B. V. S. Lakshmi, D. K. Avasthi, Shu Seki
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 4025
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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