2015 Fiscal Year Annual Research Report
セルロースナノペーパーを用いた不揮発性メモリの創製
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26220908
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
能木 雅也 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80379031)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳田 剛 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (50420419)
古賀 大尚 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (30634539)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノセルロース / セルロースナノファイバー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、下記３つの課題に取り組みながら、セルロースナノペーパーを用いた不揮発性メモリの開発を行った。以下に、それぞれの目標と実績を記す。
１．ナノペーパーを絶縁層に用いたメモリの開発【目標】ナノペーパーの微細構造を制御し、金属ナノ粒子を用いないペーパーメモリの開発に取り組む。【成果】昨年度までの研究成果において、セルロースナノファイバーと金属ナノ粒子を複合化させた絶縁層を用いて、ペーパーメモリの開発を行なった。当該研究課題において、セルロースナノファイバー単体の絶縁性評価を行なった。そして、それらの知見をもとに、セルロースナノファイバー単体で絶縁層を作製し、ペーパーメモリの開発を行なった。
２．多様なメモリ実装技術に対応できるナノペーパー基板の開発【目標】メモリなど各種デバイス実装技術に耐えうる高耐久性ナノペーパーを開発に取り組む。【成果】各種ナノペーパーの化学組成ならびに加熱中の黄変化を評価した結果、ナノペーパーのカルボキシル基導入量がそのキーパラメータであることを明らかにした。その知見をもとに、高透明かつ高耐熱性ナノペーパーの開発に成功した。
３．金属電極と高い密着性を有するナノペーパーの開発【目標】ナノペーパーへ金属電極を搭載し、その密着性を評価するとともに、そのメカニズムを明らかにする。【成果】ナノペーパーへ金属ナノワイヤ電極を作製し、親水的な親和性とナノワイヤ・ナノファイバーの絡み合いが高い密着性を発現することを明らかにした。
なお、これらの成果は国内学会１８件・国際学会８件で発表し（うち招待講演１９件）、Scientific Reports、ACS Applied & Interfaceにて論文発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、以下２点において当初の計画以上の進展があった。
【課題１ ナノペーパーを絶縁層に用いたメモリの開発】
セルロースナノファイバーの単離技術ならびに電子顕微鏡プローブを用いたナノマテリアル絶縁性評価技術を融合することで、セルロースナノファイバー１本の絶縁性を評価することに世界で初めて成功した。この知見は、当該分野における基礎学術的知見として極めて重要なものである。
【課題２ 多様なメモリ実装技術に対応できるナノペーパー基板の開発】
東京大学磯貝グループとのディスカッションを通じて、ナノペーパーの黄変に関するキーパラメータを明らかにした。この知見によって、デバイス実装に適用可能な透明ナノペーパーの種類が大幅に増えた。この成果は、アメリカ化学会ならびにアメリカ応用物理学会において招待講演で発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までの研究課題において、ナノセルロースを用いた数種類のペーパーメモリを開発してきた。今後は、下記の研究課題に取り組み、セルロースナノペーパーを用いたメモリ・センサデバイスの提案を行う予定である。
○ナノペーパーを絶縁層に用いたメモリの開発：昨年度に引き続き、金属ナノ粒子を用いないペーパーメモリの開発に取り組む。特に、そのメカニズム解明に注力する。
○ナノペーパーの内部構造制御ならびに透湿性評価：メモリ・センサデバイスの開発に向けた、ナノペーパーの内部構造制御を行なう。そして、それらの知見をもとに、透湿性評価も実施する予定である。
○無機ナノマテリアルとナノセルロースを界面相互作用並びに構造制御：ナノセルロースを用いたセンサデバイスの開発に向けて、無機ナノマテリアルとナノセルロースの界面相互作用と構造制御に関して基礎的知見を得る。
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