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Bottom-up synthesis of 2D oxide nanosheets and exploration of critical properties

Research Project

Project/Area Number 19K22104
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Osada Minoru  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (10312258)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords2次元材料 / 酸化物ナノシート / 非層状酸化物 / ボトムアップ合成 / 鋳型合成法 / 2次元ナノシート / 酸化物 / ボトムアップ合 / 臨界物性
Outline of Research at the Start

本研究では、超伝導性、強誘電性、磁性など機能の宝庫と言える酸化物をターゲットに、2次元酸化物ナノシートのボトムアップ合成に挑戦する。応募者が最近開発した「2次元ナノ界面鋳型合成法」を活用し、非層状酸化物の単層ナノシートの組成、構造を設計し、精密合成により具現化するテーラメイド合成技術を確立する。これにより、従来合成が困難な酸化物ナノシートの精密合成を実現し、酸化物の臨界膜厚で発現する特異構造、物性の開拓やグラフェンを凌駕する新機能材料を開発する。以上、2次元酸化物ナノシートの完全合成と機能開拓研究を通じ、グラフェンを凌駕する日本発の新規2次元材料技術の開発を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Two-dimensional (2D) nanosheets have been emerging as important new materials due to their unique properties. The exfoliation technique is a typical approach for producing 2D nanosheets from layered bulk crystals, but cannot be applied to non-layered inorganic compounds. In this study, we aimed the bottom-up synthesis of non-layered oxide nanosheets. We have developed new template synthesis methods using a surfactant and achieved the synthesis of nanosheets (ZnO, CeO2, BaTiO3, etc.) with controlled thickness, size, and morphology. We also expanded our synthesis method to oxides and chalcogenides.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

2次元材料(ナノシート)は、グラフェンの報告以降、材料科学、エレクトロニクスにおける重要な研究ターゲットして注目されている。本研究は、新しい合成戦略により、従来合成が困難な酸化物ナノシートの精密合成を実現し、ありふれた酸化物セラミックスをナノシート技術によってグラフェンをも凌駕する新しいハイテク材料へ変貌させようという、挑戦的なテーマである。本研究を通じて、2次元材料に新しい研究技術の潮流を作り出せれば、新しい材料フロンティア、さらには新しいエレクトロニクスを切り拓くパイオニア的な技術に発展するものと考えられる。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (72 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 2 results) Presentation (47 results) (of which Int'l Joint Research: 16 results,  Invited: 20 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

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      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 129 Issue: 7 Pages: P7-1-P7-3

    • DOI

      10.2109/jcersj2.129.P7-1

    • NAID

      130008060656

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2021-07-01
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  • [Presentation] 2D ferroelectrics2019

    • Author(s)
      M. Osada
    • Organizer
      2nd Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development (GFMAT-2)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 2D Materials: to Graphene and beyond?2019

    • Author(s)
      M. Osada
    • Organizer
      HTTN Joint Symposium on Materials Science and Nanotechnology for the 21st Century
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Smart additive manufacturing using 2D materials2019

    • Author(s)
      M. Osada
    • Organizer
      Smart MADE 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The rise of 2D ferroelectrics2019

    • Author(s)
      M. Osada
    • Organizer
      JSPS A3 Program Joint Seminar
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Intelligent material processes with ceramic nanocrystals2019

    • Author(s)
      M. Osada
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Controlled Synthesis of 2D Oxide Nanosheets2019

    • Author(s)
      Y. Shi, E. Yamamoto, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SPM-based characterization of 2D nanosheets2019

    • Author(s)
      S. Hamagami, E. Yamamoto, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 1 nm-thick ZnO Nanosheets Grown at the Water-air Interface2019

    • Author(s)
      Y. Morita, E. Yamamoto, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Topotactic Synthesis of Ferroelectric BaTiO3 Nanosheets2019

    • Author(s)
      K. Hagiwara, E. Yamamoto, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Atomically Defined Templates for Growth of CeO2 Nanosheets2019

    • Author(s)
      K. Hayashi, E. Yamamoto, M. Kobayashi, M. Osada
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酸化物が拓くポストグラフェン技術2019

    • Author(s)
      長田 実
    • Organizer
      ポストグラフェン材料研究会第5回「ポストグラフェン材料のデバイス開発研究会」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 無機ナノシートでつくる新しい傾斜機能材料2019

    • Author(s)
      長田 実
    • Organizer
      傾斜機能材料学会 第29回 傾斜機能材料シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 2次元酸化物が拓く新しい原子膜技術2019

    • Author(s)
      長田 実
    • Organizer
      酸化グラフェン学会 第13回酸化グラフェンシンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノ界面鋳型合成法によるCeO2原子膜のテーラーメイド合成2019

    • Author(s)
      林浩平,山本瑛祐, 小林亮, 長田実
    • Organizer
      2019年度 日本セラミックス協会東海支部 学術研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ZnO原子膜のテーラーメイド合成と臨界物性の評価2019

    • Author(s)
      森田佳典, 山本瑛祐, 小林亮, 長田実
    • Organizer
      2019年度 日本セラミックス協会東海支部 学術研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Book] エレクトロニクス用セラミックスの開発、評価手法と応用2020

    • Author(s)
      長田 実
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      技術情報協会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 薄膜の製造方法及び薄膜2020

    • Inventor(s)
      山本瑛祐, 長田 実, 小林 亮, 林 浩平
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人名古屋大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
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      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2022-08-19  

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