2014 Fiscal Year Research-status Report
高分子ナノファイバーを用いた3次元光集積回路の要素技術の開発
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26790031
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
石井 佑弥 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30633440)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノファイバ / 導波路 / 高分子 / エレクトロスピニング / 電界紡糸 / ポリビニルカルバゾール / ポリ乳酸 / ポリメチルメタクリレート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，高分子ナノファイバーを基盤材料として用いた3次元光集積回路の要素技術の開発を目的としている．初年度の平成26年度は，高分子ナノファイバー光導波路中での光伝播損失の主要原因の解明を行った．また，導波路一体型の高分子ナノファイバー電界発光源の開発に向けて，キャリア輸送性を示す高分子材料から成るナノファイバーの作製と光導波性の評価を行った．
まず高分子ナノファイバー光導波路中での光伝播損失の主要原因を調査した．エレクトロスピニング法を用いてポリメタクリル酸メチル(PMMA)から成るナノファイバーを作製し，光伝播損失を評価した．得られた損失は，大口径のPMMA系光ファイバーの伝播損失と比して，3桁以上高い値であった．この原因を伝播損失の波長依存性から解析したところ，ファイバー形状の不均一性とPMMA密度の不均一性から生じることが示唆された．実際にPMMAナノファイバーを機械的に延伸し，表面形状をより不均一にし伝播損失を評価したところ，伝播損失の悪化が確認された．また，材料をPMMAから同様に光透過性の高いポリ乳酸のラセミ体に変更し，伝播損失を評価したところPMMAナノファイバーと同程度の伝播損失が得られた．このことから，伝播損失の要因が材料によるものではなくナノファイバーの作製条件に由来することが示唆された．
次に，ホール輸送性を示すポリビニルカルバゾール(PVCz)を材料として用いナノファイバーの作製を試みた．試料溶液の濃度を変化させることにより，最小で平均直径約300 nmのPVCzナノファイバーの作製に成功した．加えて同ファイバー中の光導波性を顕微評価系を構築し評価したところ，光が導波することが確認された．
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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
本研究課題は，おおむね順調に進展している．平成26年度は研究開始初年度であったが，高分子ナノファイバー光導波路中での光伝播損失の主要原因の解明に成功し，低損失化へ向けた基礎を築いている．さらに，ホール輸送性を示すポリビニルカルバゾールを材料としてナノファイバーの作製に成功しており，導波路一体型の高分子ナノファイバー電界発光源の開発に向けて着実に進展している．特筆すべき研究業績として，積極的に学会発表（国際会議5件、国内会議2件）を行ったことが挙げられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は以下に示す(1)および(2)を遂行する。
(1) 高分子ナノファイバー光導波路中での光伝播損失の低減に向けた検討：平成26年度までに高分子ナノファイバー光導波路中での光伝播損失の要因がファイバー形状の不均一性とPMMA密度の不均一性から生じることを明らかにしている．従ってこれらを系統的に低減し，伝播損失の低減を進める．
(2) ポリビニルカルバゾールナノファイバーを用いた導波路一体型電界発光素子の開発：平成26年度までにホール輸送性を示すポリビニルカルバゾールから成るナノファイバーの作製に成功し，同ファイバー中で光が導波することを明らかにしている．従って，平成27年度は同ファイバーを用いた電界発光素子を設計および作製し，電界発光することを示す．さらに電界発光した光が同ファイバー中を導波することを示す．加えて，作製した発光素子の電流電圧特性，電流発光強度特性，導波特性(導波方向におけるスペクトル変化)等を評価する．必要に応じて，ファイバーの直径方向への発光素子も作製し，発光スペクトル等を比較，議論する．
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| Causes of Carryover |
申請額に対する交付額の大幅な減額が生じたため，支出内訳の調整が必要になったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
申請時の計画に原則そって，消耗品費，国内旅費，外国旅費，その他に使用する．
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[Presentation] Dye-doped Polymer Nanofiber Waveguide2014
Author(s)
Yuya Ishii, Ryohei Kaminose, Shota Satozono, Mitsuo Fukuda
Organizer
International Conference of Global Network for Innovative Technology (IGNITE-2014)
Place of Presentation
TUT-USM Technology Collaboration Centre, Penang, Malaysia
Year and Date
2014-12-14 – 2014-12-16
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