2013 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化金属ナノ粒子膜へのレーザー光照射によるナノテクスチャ形成と表面機能化
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24360301
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
渡辺 明 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40182901)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノプロセス / 微細加工 / レーザープロセシング / 金属ナノ粒子 / 有機無機ハイブリッド |
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| Research Abstract |
本研究では，金属ナノ粒子と有機分子との有機無機ハイブリッド材料において形成される自己組織化ナノ構造へのレーザー光照射によって，ナノテクスチャ構造を有する金属表面形成の新手法の開拓とナノ構造形成機構の解明を行うことを目的とする。ナノサイズで制御された規則構造を金属表面に形成するための基礎過程を明らかにすることによって，超撥水性あるいは超親水性、反射防止特性などを有する機能性金属表面の形成,さらに，ウェットプロセスによる透明導電膜形成を目指し，基板表面での自己組織化現象を生かしたレーザープロセッシング法の開拓を行っていくことを目指した研究を行った。昨年度においては，銀（Ag）ナノ粒子/POSSハイブリッド膜の製膜条件とレーザー光照射条件の影響を検討し，Agナノ粒子/POSSハイブリッド膜において形成される自己組織化構造へのレーザー光照射によって，シダ状構造, 球状構造, およびキュービック状の表面テクスチャを有するAg薄膜表面が形成されることを明らかにしていた。今年度は，それらの表面テクスチャを有する薄膜の機能として，水の濡れ性を検討した，それによって，本来は親水性表面となるAg膜表面が，表面テクスチャ形成によって，高疎水性を示すこをを明らかにすることができた。レーザー光照射による金属微粒子のシンタリングは，非常に高効率かつ高速なプロセスであるというメリットを有するものの，シンタリング面積が広い場合には多数回のレーザー光スキャンが必要であるという問題があった。光学系の工夫によって，レーザービーム形状をライン状に成形し，より均一かつ高速な金属ナノ粒子のレーザーシンタリングを可能とした。
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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
今年度は，Agナノ粒子/POSSハイブリッド膜において形成される自己組織化構造を用いて，それらのシンタリングによって形成されるシダ状構造, 球状構造, およびキュービック状の表面テクスチャを有するAg膜を形成し，それらに形状に依存した表面の濡れ性の変化を明らかにすることができた。本来は親水性である金属表面を，自己組織化金属ナノ粒子膜のシンタリングによって形成した微細表面テキスチャを用いて疎水化することができた。これらの結果を，研究協力者としている台湾工業技術院（ITRI）のC.W.Cheng博士らとの共同研究として論文発表することができた。また，より高効率なレーザーシンタリングが可能な実験系に関する検討を行った。光学系の工夫によって，ライン状ビームを用いたレーザーシンタリングを開発できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
金属ナノ粒子へのレーザー光照射においては，金属ナノ粒子のプラズモン吸収によって，照射するレーザー光の波長に依存して，レーザー光の侵入深さや透過特性，レーザー光の光吸収により誘起されるシンタリング反応の速度が異なってくる。このような照射レーザー光の影響を明らかにするため，レッド（655 nm）・グリーン（532 m）・ ブルー（477 nm）の3波長を同時に同じ光軸でレーザー発振でき，それぞれのレーザー光強度の制御が可能なRGBレーザーを用いたレーザーシンタリング実験を行っていく。また，これまでに金属ナノ粒子と有機分子との有機無機ハイブリッド材料へのレーザーシンタリングによって，マクロポア構造を有する金属薄膜が形成され，そのような金属表面は高疎水性を示すことを確認している。このようなマクロポア構造を有する金属薄膜には，透明導電性薄膜としての機能も期待される。透明導電性薄膜を，ウェットプロセスにより製膜が可能なナノ材料によっ形成することを目的として，金属ナノ合金粒子薄膜や金属ナノ粒子と有機分子との有機無機ハイブリッド材料のレーザーシンタリングによって形成される薄膜に関して，導電性，透過特性と薄膜モルフォロジー，それらに及ぼすレーザーシンタリング条件の影響を明らかにしていく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は，今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した，消耗品購入に関する未使用額となっている。
次年度使用額は，平成26年度請求額とあわせ，平成26年度の研究遂行に使用する予定である。
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