2022 Fiscal Year Research-status Report
Self-Standing Organic Nanowire Sensors: Nanowire Arrays with Ultrahigh Aspect Ratio and Challenge to Homochirality
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22K19061
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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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2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 超高アスペクト / ナノワイヤ / センサ / Raman / STLiP / 対称性 / クラスタ / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究「超高アスペクト自立型ナノワイヤセンサ：単一粒子反応による対称性の破れへの挑戦」では，加速器により生成した高い運動エネルギーと運動量を有する荷電粒子が物質中を通過する際，その直進飛跡である“超微細な１次元円柱状領域”で誘発する化学反応に着目し，１００を超える超高アスペクト比の自立型ナノワイヤセンサを具現化することを目的にしている．
1) 具体的な研究目標：テーラーメイド型ナノ材料形成法の確立について，昇華可能な有機分子を自由に選択し，この薄膜への真空下粒子線照射により，自立型ナノワイヤの 形成ならびにその多段構造制御に成功した．特に電子機能性分子の選択とナノ構造化により，整流特性を有するナノワイヤ形成を可能とし，この電流電圧特性の定量評価を行った．2) 具体的な研究目標：超高アスペクト自立型ナノワイヤ“叢”による活性界面最大化に関しては，1平方cmあたり10の11乗程度の自立型ナノワイヤで覆われた活性表面を有するナノワイヤアレイ構造を形成できることを示し，現在，この表面における分子吸着特性・気相反応における活性評価の段階に移行している．3)具体的な研究目標： 自由な線形結合技術・界面修飾技術による超高感度ナノワイヤセンサの実現に関しては，上述の電子機能性ナノワイヤセグメント連結に加え，自立型ナノワイヤの電解重合電極としての利用によるナノワイヤ表面修飾に成功し，独立したサイズ制御・機能化法の確立を行った．
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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
具体的な研究項目１）に関しては，それぞれテーラーメイド型ナノ材料形成法の確立について，すでに10種を超える有機分子をもとにしたナノ材料形成の実証に成功したことから，当初の予定を越えて進捗していると判断できる．２）について，超高アスペクト自立型ナノワイヤの集合体表面の形成では，直径10 nm程度のナノワイヤをもとにした場合，すでに10の11乗本/cm2はほぼ理論限界に達しており，表面活性の評価を残すのみで，すでに当初目標を達成することができた．３）については線形接合構造の化学的構造の解明が未着手であり，ワイヤの特性評価，特に電気特性評価の詳細な解析により知見を得る見通しが立っている．これらの検討状況は，粒子回転運動量のナノワイヤ分子対称性への転写という最終目標に大きく寄与すると考えられ，2023年度以降，この目標に向けた研究の展開を進める予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の個別研究目標は順調に達成されており，最終目標に向けた研究展開に大きな問題は発生していない．最大の障害は，国内における利用加速器施設の電気代高騰に伴う停止期間の延長であり，従来利用してきた加速器施設（量子科学技術研究開発機構・ドイツGSI）の加速器利用時間に大幅な制限が加わっている．両者ともに利用可能な加速器使用時間は，2022年度と比較して1/10程度となっており（10％の削減では無く，90％の削減），非常に大きな障害となっている．国内外の大学・共同利用機関の積極的な申し込みを進めているが，2024年度以降，状況が大きく好転しない限りは，推進方策として打つ手がない．
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| Causes of Carryover |
電気代高騰に伴う加速器施設の停止が長くなり，当初予定の加速器施設利用料が少なくなったこと，また海外施設利用が完全に停止したことにより，出張をすべて延期したため．
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