2022 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of mechanism and improvement of photo-response of cells on semiconductors; Development of multiple cells 3D printer

Research Project

Project/Area Number	20H02467
Research Institution	Kansai University
Principal Investigator	上田正人関西大学, 化学生命工学部, 教授 (40362660)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	堤祐介国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主席研究員 (60447498) 岩崎泰彦関西大学, 化学生命工学部, 教授 (90280990)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	生体材料 / セラミックス / 光応答
Outline of Annual Research Achievements	§1可視光に応答するセラミック膜の合成：バンドギャップ2.2 eV (564 nm相当)のα-Fe2O3とバンドギャップ2.5 eV (496 nm相当)のWO3の薄膜をRFスパッタリング法にて合成できた。また，水熱法，sol-gel法で合成したペロブスカイト型ATiO3（A＝Ca, Sr）粉末をターゲットとしたスパッタリング法で同膜を合成できた。さらにチャンバーを開けることなく，別のカソードを利用し，ATiO3膜上にTiO2膜も合成できた。 §2セラミック膜のキャラクタリゼーション：いずれの合成膜も透明であり，均一であった。光吸収スペクトルから算出した光応答発現に必要な波長は，バンドギャップから推定されるものとほぼ一致した。WO3膜では組織と光応答に及ぼす成膜速度の影響についても検討した。成膜速度を大きくすると組織は微細化した。光を照射するとスパイク状の光電流が発生し，遮光するとその逆方向に電流が発生した。その傾向は結晶粒が小さくなると顕著になった。粒界がコンデンサーのように振る舞ったためと推察している。α-Fe2O3膜では，光応答に及ぼす成膜雰囲気の影響についても検討した。Ar-O2雰囲気で合成した膜より，Ar雰囲気で合成した膜の方が，3倍程度大きな光電流を示した。 §3タブレット端末を利用した多種細胞の2Dパターン培養：タブレット端末上にα-Fe2O3膜，WO3膜からなる細胞培養デバイスを設置し，明暗をパターン化した光照射を背面から行った状態で細胞を培養した。細胞の接着位置制御には至らなかったが，細胞は正常に接着し，生体為害性のないことが確かめられた。 §4総括：α-Fe2O3やWO3の薄膜を合成できた。明瞭な可視光応答性を確認することはできたが，接着位置制御には至らなかった。しかしながら，特異な光電流形状を示すことなども明らかになったので改善の余地があると考えている。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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。