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非線形化学ダイナミクスによる分子系の自発的ナノ構造体形成法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 14350454
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 工業物理化学
研究機関大阪大学

研究代表者

中戸 義禮  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (70029502)

研究分担者 中西 周次  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (40333447)
今西 哲士  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (60304036)
村越 敬  北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40241301)
研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
15,000千円 (直接経費: 15,000千円)
2003年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
2002年度: 8,700千円 (直接経費: 8,700千円)
キーワード非線形ダイナミクス / 自己触媒機構 / 電気化学振動 / ナノワイア / 金属格子 / 超格子 / 光エッチング / 自己組織化 / エッチング / 樹枝状結晶 / シリコン / 非線形化学ダイナミクス
研究概要

非平衡・非線形ダイナミクスによる自発的ナノ構造形成について、新しいナノ構造形成法の開拓と確立を目的に研究を行い、以下の結果を得た。(1)微傾斜・水素終端化Si(111)表面をテフロンピンセットでスクラッチすると、炭素とフッ素を含むテフロン由来の不溶性の配列ナノワイアがSi表面に形成され、さらにこの表面をフッ化アンモニウム中でエッチすると秩序配列したステップ-テラス構造が形成されることを見出した。(2)この方法で作製したステップ制御のSi(111)表面上に銅を無電解析出させると、銅がステップ上に集積して析出し、これによってきれいに配列した銅ナノワイアがSi(111)上に形成できることを見出した。(3)微傾斜・水素終端化Si(111)面のハロゲン化(Si-H終端結合のSi-ハロゲン結合への転換)の機構が、ハロゲン化水素酸の種類、溶存酸素の有無、反応時間などの条件の差により異なることを明らかにした。(4)Si(111)面を5℃の7.1Mヨウ化水素酸に浸すと、三方向に配向したナノワイアが生成するが、このナノワイアがSiのヨウ素化物からなることを高分解能XPS法から推定し、さらに三方向の配向がSiヨウ素化物の表面拡散過程が律速となることにより生じることを明らかにした。(5)光と電場の助けにより金属ナノ粒子の化学的形状制御に成功した。(6)TiO_2の光エッチングにより規則配列ナノ構造が形成されることを見出し、これが非線形効果によるものであることを突き止めた。(7)電気化学振動現象とこれに伴う電極表面上のパターン形成の機構についても詳しい研究を行った。(8)さらに振動と電析のカップリングを利用した樹枝状析出物の構造制御についても研究を進め、これによって、きれいに配列したSnの2次元四角格子構造の形成、またCuとCu・Sn合金が交互に積層するナノサイズの超格子の形成に成功した。

報告書

(3件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (32件)

  • [文献書誌] Shuji Nakanishi: "Oscillatory Peroxodisulfate Reduction on Pt and Au Electrodes under High Ionic Strength Conditions, Caused by Catalytic Effect of Adsorbed OH"J.Phys.Chem.B. 106. 2287-2293 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kei Murakoshi: "Photoinduced Structural Changes of Silver Nanoparticles on Glass Substrate in Solution under an Electric Field"J.Phys.Chem.B. 106. 3041-3045 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akira Tsujiko: "Photo-induced Surface Dissolution of Titanium Dioxide Particles in Sulfuric Acid Solution"Electrochemistry. 70. 457-459 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shuji Nakanishi: "New Autocatalytic Mechanism for Metal Electrodeposition Leading to Oscillations and Fern-Leaf-Shaped Deposits"Chem.Lett.. 636-637 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sho-ichiro Sakai: "Oscillation-Induced Layer-by-Layer Electrodeposition Producing Alternate Metal and Metal-Alloy Multllayers"Chem.Lett.. 640-641 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shuji Nakanishi: "Promoted Dissociative Adsorption of Hydrogen Peroxide and Persulfate Ions and Electrochemical Oscillations Caused by a Catalytic Effect of Adsorbed Bromine"J.Electrochem.Soc.. 150. E47-E51 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsuya Kisumi: "Crystal-Face and Illumination-Intensity Dependences of Quantum Efficiencies of Photoelectrochemical Etching, in Relation with Those of Water Oxidation, at n-TiO_2, (Rutile) Semiconductor Electrodes"J.Electroanal.Chem. 545. 99-107 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kei Murakoshi: "Effect of Photo-irradiation and External Electric Field on Structural Change of Metal Nano-Dots in Solution"Surf.Sci.. 532-535. 1109-1115 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazuhiro Fukami: "Mechanism of Oscillatory Electrodeposition of Zinc, Revealed by Microscopic Inspection of Dendritic Deposits during the Oscillation"Chem.Lett.. 32. 532-533 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Imanishi: "Formation of Well-Ordered Step Structures on Si(111) by a Combination of Chemical Etching and Surface Scratching for Producing Macro-Sized Patterns"J.Phys.Chem.B. 108. 21-23 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihito Imanishi: "Adsorption of Cationic Surfactants on Hydrogen-Terminated Si(111) Surfaces Studied by In-situ Atomic Force Microscopy"Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. in press.

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Imanishi: "Temperature Dependence of Formation of Nano-Rods and Dots of Iodine Compounds on an H-Terminated Si(111) Surface in a Concentrated HI Solution"Langmuir. in press.

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shuji Nakanishi: "Oscillatory Peroxodisulfate Reduction on Pt and Au Electrodes under High Ionic Strength Conditions, Caused by Catalytic Effect of Adsorbed OH"J.Phy.Chem.B. 106. 2287-2293 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kei Murakoshi: "Photoinduced Structural Changes of Silver Nanoparticles on Glass Substrate in solution under an Electric Field"J.Phys.Chem.B. 106. 3041-3045 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akira Tsujiko: "Photo-induced Surface Dissolution of Titanium Dioxide Particles in Sulfuric Acid Solution"Electrochemistry. 70. 457-459 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shuji Nakanishi: "New Autocatalytic Mechanism for Metal Electrodeposition Leading to Oscillations and Fern-Leaf-Shaped Deposits"Chem.Lett.. 636-637 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sho-ichiro Sakai: "Oscillation-Induced Layer-by-Layer Electrodeposition Producing Alternate Metal and Metal-Alloy Multilayers"Chem.Lett.. 640-641 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shuji Nakanishi: "Promoted Dissociative Adsorption of Hydrogen Peroxide and Persulfate Ions and Electrochemical Oscillations Caused by a Catalytic Effect of Adsorbed Bromine"J.Electrochem.Soc.. E47-E51 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsuya Kisumi: "Crystal-Face and Illumination-Intensity Dependences of Quantum Efficiencies of Photoelectrochemical Etching, in Relation with Those of Water Oxidation, at n-TiO_2 (Rutile) Semiconductor Electrodes"J.Electroanal.Che.. 545. 99-107 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kei Murakoshi: "Effect of Photo-irradiation and External Electric Field on Structural Change of Metal Nano-Dots in Solution"Surf.Sci.. 532-535. 1109-1115 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazuhiro Fukami: "Mechanism of Oscillatory Electrodeposition of Zinc, Revealed by Microscopic Inspection of Dendritic Deposits during the Oscillation"Chem.Lett.. 32. 532-533 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Imanishi: "Formation of Well-Ordered Step Structures on Si(111) by a Combination of Chemical Etching and Surface Scratching for Producing Macro-Sized Patterns"J.Phys.Chem.B. 108. 21-23 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihito Imanishi: "Adsorption of Cationic Surfactants on Hydrogen-Terminated Si(111) Surfaces Studied by In-situ Atomic Force Microscopy"Trans.Mater.Res.Soc.Japan. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Imanishi: "Temperature Dependence of Formation of Nano-Rods and Dots of Iodine Compounds on an H-Terminated Si(111) Surface in a Concentrated HI Solution"Langmuir. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shuji Nakanishi: "Promoted Dissociative Adsorption of Hydrogen Peroxide and Persulfate Ions and Electrochemical Oscillations Caused by a Catalytic Effect of Adsorbed Bromine"J.Electrochem.Soc.. 150. E47-E51 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuhiro Fukami: "Mechanism of Oscillatory Electrodeposition of Zinc, Revealed by Microscopic Inspection of Dendritic Deposits during the Oscillation"Chem.Lett.. 32(6). 532-533 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Akihito Imanishi: "Formation of Well-Ordered Step Structures on Si(111) by a Combination of Chemical Etching and Surface Scratching for Producing Macro-Sized Patterns"J.Phys.Chem.B. 108. 21-23 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Akihito Imanishi: "Adsorption of Cationic Surfactants on Hydrogen-Terminated Si(111) Surfaces Studied by In-situ Atomic Force Microscopy"Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. (in press).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nakanishi: "New Autocatalytic Mechanism for Metal Electrodeposition Leading to Oscillations and Fern-Leaf-Shaped Deposits"Chem. Lett.. 31. 636-637 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sakai: "Oscillation-Induced Layer-by-Layer Electrodeposition Producing Alternate Metal and Metal-Alloy Multilayers on a Nanometer Scale"Chem. Lett.. 31. 640-641 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nakanishi: "Oscillatory Peroxodisulfate Reduction on Pt and Au Electrodes under High Ionic Strength Conditions, Caused by Catalytic Effect of Adsorbed OH"J. Phys. Chem. B. 106. 2287-2293 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nakanishi: "Promoted Dissociative Adsorption of Hydrogen Peroxide and Persulfate Ions and Electrochemical Oscillations Caused by a Catalytic Effect of Adsorbed Bromine"J. Electrochem. Soc.. 150. E47-E51 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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