2014 Fiscal Year Annual Research Report
格子欠陥転位を利用した量子細線の導電化と自己組織化
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25630291
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
着本 享 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教育研究支援者 (50346087)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノワイヤー / 表界面 / 格子欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では様々な手法を用いた金属やセラミックスの細線(ナノワイヤー)形成技術の確立を目指してきた。初年度(平成25年度)より多結晶材料(薄膜プロセス)に導入される一次元格子欠陥へのドーパント偏析現象を利用した形成技術について知見導出を行ってきた。酸化物セラミックス薄膜の作製において基板に対して比較的良好な二軸配向薄膜の合成に成功したものの、一次元格子欠陥の規則配列化や欠陥へのドーパント元素の高濃度偏析化には更なる条件の最適化や構造制御因子の抽出が要求された。本年度(平成26年度)は物質軟化現象であるガラス転移を利用したガスアトマイズ法を用いて非晶質金属材料のナノワイヤー化を同時に遂行した。鉄やコバルト、シリコン等から複数元素で構成される非晶質合金をアトマイズすることによって数10nm～数μm径のワイヤー合成が可能となった。透過電子顕微鏡を用いてワイヤー内部から表面まで全て非晶質構造を有することも明らかとなった。また、微細加工によりワイヤー1本を抽出して磁気特性を調べたところ一次元形状(ワイヤー化)に起因した特異な強磁性共鳴が得られた。さらに上記と異なる電気化学的手法によるセラミックスワイヤー合成も行った。チタンとアルミニウムとの合金をアルカリ水溶液(水酸化ナトリウム)に浸漬腐食させることにより極微細チタン酸化合物ナノワイヤー(～数nm径)で構成される集合体の合成にも成功した。合金組織や粒界構造がワイヤー径や集合組織に影響を及ぼすことが明らかとなった。さらにこのチタン酸ナノワイヤー集合体は比表面積が大きく、触媒材料やイオン吸着材料、二次電池用電極などへの応用にも期待された。
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