2021 Fiscal Year Research-status Report
力学的自己組織ナノコイル網による光メタマテリアルの創製
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20K20954
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
村岡 幹夫 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (50190872)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 金属ナノコイル / メタマテリアル / 光学的性質 / テンプレート / 真性応力解放 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，光メタマテリアル用金属ナノコイル分散材の量産技術の開発を目的に，代表者らの独自創製技術である力学的自己組織化を発展させ，可視光波長よりも小さいコイル径を有する金属ナノコイル創製法の確立を目指すことを第1の目的としている。
令和3年度までに，可視光波長よりも小さい最小コイル径337nmの金属ナノコイルの作製に成功した。このコイル径は，代表者らの過去の手法により作製したコイル径の約1/3である。あえて，大直径(500nm)の樹脂ナノファイバ網を鋳型材として利用し，これに堆積させる金属膜の厚さを30nm以下にすることにより，コイル径の微小化を達成できた。コイル径は堆積させる金属膜の厚さが小さい程，減少する傾向にあることも明らかにしている。膜厚の減少により更なるコイル径の微小化が期待できる。また，コイルの形態観察から，コイルの形成は，曲げ変形よりは，ねじり変形が支配的である等の材料力学的な特徴も見出している。なお，材料の化学的安定性を考慮して金属材料は白金を用いたが，他の金属材の適用は，今後の課題である。すでに，金および銀を試してみたが，ナノコイルの形成には至らなかった。メカニズムの解明と共に，また，合金なども材料候補として取り上げ，適用材質の探査を行う必要がある。
コイル径340nmの白金ナノコイルはネットワーク状に形成される。これを基板に付着させ，その後，銀を堆積させることにより，ラマン散乱増強が生じることを見出している。コイルのピッチ間におけるナノギャップにおいてラマン散乱光の増強が生じていると考え得られる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では，テンプレートの樹脂ナノファイバの径を微小化することにより，金属ナノコイルのコイル径を微小化できると期待していたが，困難であった。これに対し，あえて太いテンプレートを用いて，さらに，堆積させる金属膜を薄くすることによって，金属コイルの径を微小化できることを，新たに見出した。令和3年度では，コイル径の微小化限界の調査に時間を要した。現在は，安定的に，コイル径340nmの白金製ナノコイルを作製することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在作製可能なコイル径340nmの白金ナノコイル網を用いた光学フィルムを作製し，その分光特性など，光学的性質の調査を行う予定である。また，コイル微小化のメカニズムの解明と共に，白金以外の金属材にてナノコイルの作製を試みる予定である。さらに，2次元材の積層により，三次元的な金属ナノコイル網を作製し，その光学特性を調査する予定である。
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| Causes of Carryover |
研究方法（材料作製方法）に大きな変更が生じたため，時間を要した。しかしながら，代替策を見出したため，次年度まで研究期間の延長により，当初計画を概ね実施する予定である。
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