• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

誘電体ナノ粒子分散ポリマーハイブリッド非線形光学材料の創製と光位相制御

研究課題

研究課題/領域番号 15360341
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 無機材料・物性
研究機関東京工業大学

研究代表者

和田 智志  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60240545)

研究分担者 篠崎 和夫  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00196388)
掛本 博文  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (10334509)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
13,700千円 (直接経費: 13,700千円)
2004年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2003年度: 11,000千円 (直接経費: 11,000千円)
キーワードチタン酸バリウム / ナノ粒子 / サイズ効果 / ポリマーハイブリッド材料 / 3次元コロイド結晶 / 遠赤外反射法 / 格子振動解析 / ソフトモード / 無機-有機ハイブリッドインク / プロピレンカーボネイト / 精密構造解析
研究概要

(1)欠陥の少ないチタン酸バリウムナノ粒子を作製する2段階熱分解法と、(2)チタン酸バリウムナノ粒子をプロピレンカーボネイト(有機溶媒)中に分散させたスラリーを用いた比誘電率測定と有限要素法によるシミュレーションを組み合わせた粒子誘電特性評価法という2つを組み合わせることで、チタン酸バリウムナノ粒子の誘電特性におけるサイズ効果を検討した結果、2段階熱分解法を真空中(〜1Pa)で行った場合は、約60nmの粒子径で最大比誘電率15000を得たのに対し、2段階熱分解法を大気中で行った場合は、約140nmの粒子径で最大比誘電率5000を得た。従って、本研究では以下の2つの問題点、(1)比誘電率がある粒径で最大値を示す理由、(2)合成法の違いにより、比誘電率のサイズ依存性が異なる理由、について検討を行った。まず最初に(1)の原因を検討する前に、スラリーを用いた比誘電率測定法以外に、チタン酸バリウムナノ粒子をエポキシ樹脂に種々の濃度で分散させたナノ粒子分散ポリマーハイブリッド材料を作製し、その誘電特性を評価した。その結果、誘電率5000のチタン酸バリウムナノ粒子を分散させたポリマーハイブリッド材料の比誘電率は、誘電率3000のチタン酸バリウム粒子を分散させたポリマーハイブリッド材料よりも同じ体積分率では常に大きな値を示す一方、誘電損失はほとんど変化しなかった。特に、40vol%で比誘電率62、60vol%で比誘電率80と、これまでに報告されたポリマーコンポジットの誘電率と同じ体積分率で比較すると、はるかに大きな値を示すことから、高い比誘電率が正しいことを明らかにした。またその周波数依存性についても検討を行い、数GHzまでは高い誘電特性を維持することを確認した。また、この高い比誘電率の起源を明らかにするため、遠赤外反射測定によりTHz領域での比誘電率のサイズ依存性について検討を行った。このため、チタン酸バリウムナノ粒子同士が最密充填構造を持つ3次元コロイド結晶を移流集積法により作製した。これを用いることで初めてチタン酸バリウムナノ粒子のTHz領域での比誘電率の測定に成功した。その結果、チタン酸バリウムの比誘電率を決定する最も振動数の低い光学振動モードであるソフトモードの振動数が、最大の比誘電率を持つ粒径において最も小さくなること、すなわちTHz領域での比誘電率がその粒径で最大になることを見いだした。従って、高い比誘電率が数十GHzという光の領域においてまで安定に存在できることを確認できた。このことは、このチタン酸バリウムナノ粒子分散ポリマーハイブリッド材料が遠赤外線の領域において、高い比誘電率を維持できることを意味する。今後は、この材料において非線型光学効果が実際に得られるのかについて検討を行う予定である。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (24件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Origin of Ultrahigh Dielectric Properties of nm-sized Barium Titanate Crystallite2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Wada
    • 雑誌名

      Ceramics Transaction 167

      ページ: 189-211

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Dependence of Dielectric Properties for nm-sized Barium Titanate Crystallites and Its Origin2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Wada
    • 雑誌名

      Journal of the Korean Physical Society 46・1

      ページ: 303-307

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Effect of Dielectric Properties for Barium Titanate Particles and Its Model2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Wada
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] THz Region Dielectric Properties of Barium Titanate Fine Particles using Infrared Reflection Method2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Wada
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society (In press)

    • NAID

      130006968901

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Origin of Ultrahigh Dielectric Properties of nm-sized Barium Titanate Crystallites2005

    • 著者名/発表者名
      S.WADA, T.HOSHINA, H.YASUNO, S.-M.NAM, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI, M.Yashima
    • 雑誌名

      Ceramics Transaction 167

      ページ: 189-211

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Dependence of Dielectric Properties for nm-sized Barium Titanate Crystallites and Its Origin2005

    • 著者名/発表者名
      S.WADA.T.HOSHINA, H.YASUNO, S.-M.NAM, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI, M.YASHIMA
    • 雑誌名

      Journal of the Korean Physical Society 46[1]

      ページ: 303-307

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Effect of Dielectric Properties for Barium Titanate Particles and Its Model2005

    • 著者名/発表者名
      S.WADA.T.HOSHINA, H.YASUNO, M.OOISHI, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI, M.YASHIMA
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of New Preparation Method for nm-sized Barium Titanate Particles2005

    • 著者名/発表者名
      M.NISHIYAMA, T.HOSHINA, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI, S.WADA
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analysis of Composite Structures on Barium Titanate Fine Particles using Synchrotron Radiation2005

    • 著者名/発表者名
      T.HOSHINA, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI, S.WADA.M.YASHIMA, K.KATO, M.TAKATA
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dielectric Measurement of BaTiO_3 powders and Its Statistical Analysis2005

    • 著者名/発表者名
      T.SEKINE, T.HOSHINA, H.YASUNO, H.KAKEMOTO, S.WADA.T.TSURUMI, S.-M.NAM
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] THz Region Dielectric Properties of Barium Titanate Fine Particles using Infrared Reflection Method2005

    • 著者名/発表者名
      S.WADA.H.YASUNO, T.HOSHINA, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI, T.Shimada
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society (in press)

    • NAID

      130006968901

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dielectric Properties of nm-Sized Barium Titanate Fine Particles and Their Size Dependence2005

    • 著者名/発表者名
      S.WADA.T.HOSHINA, H.YASUNO, M.OOISHI, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI, M.YASHIMA
    • 雑誌名

      Ceramic Engineering and Science Proceedings (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Effect on Crystal Structure of Barium Titanate Nanoparticles2005

    • 著者名/発表者名
      M.YASHIMA, T.HOSHINA, D.ISHIMURA, S.KOBAYASHI, W.NAKAMURA, T.TSURUMI, S.WADA
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics (in press)

    • NAID

      130006975226

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Effect of Dielectric Properties for Barium Titanate Particles and Its Model using Two Factors2005

    • 著者名/発表者名
      S.WADA.T.HOSHINA, H.YASUNO, M.OOISHI, H.KAKEMOTO, T.TSURUM, M.YASHIMA
    • 雑誌名

      Ceramic Transactions (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Effect of Dielectric Properties for Barium Titanate Particles and Its Model using Two Factors2005

    • 著者名/発表者名
      T.HOSHINA, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI, M.YASHIMA, S.WADA
    • 雑誌名

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 30[1]

      ページ: 67-70

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anomalous Structure and Dielectric Properties of BaTiO_3-CaTiO_3 System Ceramics Composites2004

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Wada
    • 雑誌名

      Journal of Ceramic Society of Japan 112・5

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Effect on Dielectric Properties of Barium Titanate Fine Particles2004

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Wada
    • 雑誌名

      Transaction of the Materials Reserach Society of Japan 29・4

      ページ: 1207-1210

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anomalous Structure and Dielectric Properties of BaTiO_3-CaTiO_3 System Ceramics Composites2004

    • 著者名/発表者名
      S.WADA, K.TABATA, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI
    • 雑誌名

      Journal of Ceramic Society of Japan 112[5]

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Effect on Dielectric Properties of Barium Titanate Fine Particles2004

    • 著者名/発表者名
      H.HOSHINA, H.YASUNO, S.WADA.H.KAKEMOTO, T.TSURUMI
    • 雑誌名

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 29[4]

      ページ: 1207-1210

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Size Effect on Dielectric Properties of Barium Titanate Fine Particles2004

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Wada
    • 雑誌名

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 29・4

      ページ: 1207-1210

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Preparation of nm-sized BaTiO_3 Crystallites by The 2-step Thermal Decomposition of Barium Titanyl Oxalate and Their Dielectric Properties2003

    • 著者名/発表者名
      S.WADA.T.HOSHINA, H.YASUNO, S.-M.NAM, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials 248

      ページ: 19-22

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Preparation of nm-sized BaTiO_3 Fine Particles Using a New 2-step Thermal Decomposition of Barium Titanyl Oxalates2003

    • 著者名/発表者名
      S.WADA, M.NARAHARA, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 38

      ページ: 2655-2660

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dielectric Properties of nm-sized Barium Titanate Crystallites with Various Particle Sizes2003

    • 著者名/発表者名
      S.WADA, H.YASUNO, T.HOSHINA, S.-M.NAM, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI
    • 雑誌名

      Ceramics Transaction 150

      ページ: 205-129

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Preparation of nm-sized Barium Titanate Fine Particles and Their Powder Dielectric Properties2003

    • 著者名/発表者名
      S.WADA, H.YASUNO, T.HOSHINA, S.-M.NAM, H.KAKEMOTO, T.TSURUMI
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 42[9B]

      ページ: 6188-6195

    • NAID

      10011767975

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Satoshi WADA: "Preparation of nm-sized Barium Titanate Fine Particles and Their Powder Dielectric Properties"Japanese Journal of Applied Physics. 42[9B]. 6188-6195 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi WADA: "Anomalous Structure and Dielectric Properties of BaTiO_3-CaTiO_3 System Ceramics Composites"Journal of Ceramic Society of Japan. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi WADA: "Dielectric Properties of nm-sized Barium Titanate Crystallites with Various Particle Sizes"Ceramics Transaction. 150. 205-219 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi WADA: "Preparation of nm-sized BaTiO_3 Fine Particles Using a New 2-step Thermal Decomposition of Barium Titanyl Oxalates"Journal of Materials Science. 38. 2655-2660 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi WADA: "Growth of Silver Niobate Single Crystals and Their Dielectric Properties"Journal of Ceramic Society of Japan. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi WADA: "Preparation of nm-sized BaTiO_3 Crystallites by The 2-step Thermal Decomposition of Barium Titanyl Oxalate and Their Dielectric Properties"Key Eng.Mater. 248. 19-22 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

URL: 

公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi