2023 Fiscal Year Annual Research Report
Frustrated monolayer of ionic liquids
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21K13896
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
根本 文也 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 講師 (50615672)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 薄膜 / イオン液体 / 相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、イオン液体の薄膜を作製し、その構造と電気伝導率の関係を調べ、薄膜特有の相転移・ガラス転移について検討することを目的とした。分子の周辺環境が異なる系では、これら熱力学的挙動の変化が期待される上、その特性はイオン液体薄膜を帯電防止膜などに利用する際に必要な基礎的な知見でもある。
安定に薄膜を作製するための方策として、長いアルキル鎖と短いアルキル鎖をもつイオン液体の混合系を利用し、基板に対する薄膜の吸着性を制御した。実際に、当該混合系は気液界面における表面張力はほとんど変化しなかったものの、固液の接触角は有意に低下し、薄膜への吸着性が向上した。次にこれらの溶液をスピンキャスト法によりガラス基板へと塗布したところ、固液の接触角が低下した試料のみが数日間にわたり安定な薄膜を維持できたことから、異なるアルキル鎖長をもつ混合試料を作製するという指針が成功したと言える。溶媒からのイオン液体分子の基板吸着過程に関する中性子反射率測定の結果は、基板を親水化することで基板に優先的に分子が吸着することを示しており、得られた結果を支持している。ただ、得られた膜厚は最小で100 nm程度であり、薄膜特有の物性を観測するため更なる設計の高度化が求められる。また、温度安定性と膜厚測定の精度が高いシリコン基板への塗布を試みたが、そもそも基板上で固液の接触角が大きいため安定な薄膜を保持することができず、精密な物性の測定測定についても課題が残る。
これらの系における薄膜構造を非接触・非破壊で分析するため、限られた予算内で購入可能である分光器による反射分光とその解析法について検討し、実際に測定可能であることを実証した。シリコン基板への塗布法を検討するとともに、温度可変の膜厚・電気伝導率同時測定システムを構築し、熱力学的性質についても明らかにしていく。
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