2022 Fiscal Year Annual Research Report
遷移金属窒化物の熱プラズモニクスで実現する超高効率マイクロ熱反応デバイス
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20H02075
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| Research Institution | Kobe City College of Technology |
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Principal Investigator |
瀬戸浦 健仁 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90804089)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | サーモプラズモニクス / 窒化チタン / 局在プラズモン / 光熱変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、過去２年間で蓄積した知見をもとに、本年度（３年目）はマイクロ熱反応器を完成させ、実証実験を行った。まず電子線リソグラフィーによって、透明基板上に窒化チタンのナノ粒子を数マイクロメートル程度の間隔で周期的に配列したナノ粒子２次元アレイを作製し、これをマイクロ熱反応器とした。
個々のナノ粒子の形状としては、当初は単純なキューブ状（立方体）のものを用いる予定であったが、数値計算による設計によって、リング状（ドーナツ形状）のナノ粒子の方が光照射によるナノ～マイクロメートル領域の加熱で高い自由度および機能性を発現することが判明したため、リング状ナノ粒子を用いることとした。キューブ状のナノ粒子の２次元アレイであれば、自身の研究室で構築した光学系でレーザー照射によって作製可能であったが、リング形状のナノ粒子アレイの作製は困難であったため、外部機関（物質・材料研究機構）の微細加工装置を利用することで作製した。
熱反応の実証実験としては、当初予定していた気相の触媒反応が実験環境の都合で実施不可となったため、代替としてシリコーンゴムの一種であるポリジメチルシロキサンの熱硬化反応を対象とした。作製した窒化チタンナノ粒子のアレイにレーザー光を照射したところ、照射領域が顕著に昇温していることが確認された。熱硬化が期待通り促進されたものと想定されるが、詳細は直近に行う走査型電子顕微鏡観察で確認する予定である。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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