無機ナノシートの精密集積による高次メタマテリアルの創製

• 研究課題/領域番号: 15K14134
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 長田 実 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究者 (10312258)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 無機ナノシート / メタマテリアル / 精密集積 / 超周期構造体

研究成果の概要

本研究では、酸化物ナノシートをベースに高次メタマテリアルの開発を行った。計算科学の援用により、ナノシート超周期構造体の電磁場応答を検討し、メタマテリアルの最適構造の設計を進めた。この知見に基づき、室温・溶液プロセスを用いた積層集積により、誘電率、透磁率の人工的変調構造を構築した。特異な応答は、金属／誘電体／金属ナノシート超格子（RuO2/Ca2Nb3O10/RuO2）で確認され、近赤外光領域で負の屈折率を示すメタマテリアルとして機能することを見出した。

研究成果

• [国際共同研究] Wollongong大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] 梨花女子大学/高麗大学/KIST(韓国)
• [国際共同研究] Wuhan Institute of Technology(中国)
• [国際共同研究] 高麗大学/梨花女子大学/KIST(韓国)
• [国際共同研究] 南京大学/重慶科技大学(中国)
• [国際共同研究] 国立台湾大学/成功大学(台湾)
• [国際共同研究] シンガポール国立大学/Singapore U. Tech. Design(シンガポール)
• [雑誌論文] Mechanical force involved multiple fields switching of both local ferroelectric and magnetic domain in a Bi5Ti3FeO15 thin film (2017)
  • 著者名/発表者名: Tingting Jia, Hideo Kimura, Zhenxiang Cheng, Hongyang Zhao, Yoon-Hyun Kim, Minoru Osada, Takao Matsumoto, Naoya Shibata, Yuichi Ikuhara
  • 雑誌名: NPG Asia Materials 巻: 9 号: 2 ページ: e349-e349
  • DOI: 10.1038/am.2017.3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coexistence of Magnetic Order and Ferroelectricity at 2D Nanosheet Interfaces (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Li, M. Osada, Y. Ebina, S. Ueda, and T. Sasaki
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 巻: 138 号: 24 ページ: 7621-7625
  • DOI: 10.1021/jacs.6b02722
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced capacitor technology based on two-dimensional nanosheets (2016)
  • 著者名/発表者名: KIMHyung-Jun,長田実,佐々木高義
  • 雑誌名: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 巻: 55 号: 11 ページ: 1102A3-1102A3
  • DOI: 10.7567/jjap.55.1102a3
  • NAID: 210000147195
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] マルチフェロイック材料：新しい電子素材をナノの積木細工でつくる (2016)
  • 著者名/発表者名: 長田 実, 佐々木高義
  • 雑誌名: 化学 巻: 71 ページ: 33-37
  • NAID: 40021024684
  • 査読あり
• [雑誌論文] ２次元ナノクリスタルの現状と将来展望 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長田 実, 佐々木高義
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 51 ページ: 230-233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hunting for monolayer oxide nanosheets and their architectures (2016)
  • 著者名/発表者名: H.J. Kim, M. Osada, Y. Ebina, W. Sugimoto, K. Tsukagoshi, T. Sasaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 19402-19402
  • DOI: 10.1038/srep19402
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermoresponsive actuation enabled by permittivity switching in an electrostatically anisotropic hydrogel (2015)
  • 著者名/発表者名: Y-S. Kim, M. Liu, Y. Ishida, Y. Ebina, M. Osada, T. Sasaki, T. Hikima, M. Takata, T. Aida
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 14 号: 10 ページ: 1002-1007
  • DOI: 10.1038/nmat4363
  • 査読あり
• [学会発表] 2D Materials: Moving Beyond Graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: Ewha-NIMS-VISTEC Symposium on Chemistry of Namaterials
  • 発表場所: VISTEC, Thailand
  • 年月日: 2017-02-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New Electronic Materials Based on Two-Dimensional Oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: 第26回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
  • 年月日: 2016-12-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Scalable solution assembly of 2D nanosheets for functional ceramic nanocoating (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: 7th Tsukuba International Coating Symposium (TICS7)
  • 発表場所: 産総研つくば
  • 年月日: 2016-12-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New Electronic Materials from Ceramic Nanosheets (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: 33rd International Korea-Japan Seminar on Ceramics
  • 発表場所: DCC Daejeon, Korea
  • 年月日: 2016-11-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノクリスタルとパワーエレクトロニクスの接点 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長田 実
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第29回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2016-09-07
  • 招待講演
• [学会発表] Engineering of dielectric/ferroelectric responses in layered perovskites (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: IWPMA & ECMD 2016
  • 発表場所: Seogwipo KAL Hotel, Jeju, Korea
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 2D Oxide Nanosheet: A New Platform for High-Temperature electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: 9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites
  • 発表場所: Toronto Marriott, Canda
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nano Composite Materials Based on 2D Nanosheets (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: International Symposium on Nano/Micro Composite Materials 2016
  • 発表場所: 重慶科技大学
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Engineering of Dielectric/Ferroelectric Responses in Perovskites (2016)
  • 著者名/発表者名: H.J. Kim, M. Osada
  • 学会等名: 2016 Joint RCBJSF-IWRF Conference
  • 発表場所: くにびきメッセ
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic LEGO with 2D Oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: International Symposium on Emergent Crystalline Materials 2016
  • 発表場所: Hotel Royal Chiaohsi, Taiwan
  • 年月日: 2016-05-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-Temperature Dielectric Capacitors Based on Ultrathin Two -Dimensional Nanosheets (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: 2016 International Conference on Advanced Capacitors
  • 発表場所: びわ湖大津プリンスホテル
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New 2D Materials from Layered Oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: 13th International Conference on Ceramic Processing Science
  • 発表場所: 奈良・東大寺総合文化センター
  • 年月日: 2016-05-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic LEGO Games with 2D Oxide Nanosheets (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: E-MRS Spring Meeting and Exhibit 2016
  • 発表場所: Lille Grand Palais, France
  • 年月日: 2016-05-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel 2D materials from layered oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Osada
  • 学会等名: 2nd International Conference on 2D Layered Materials
  • 発表場所: 香港理工大学、香港
  • 年月日: 2016-01-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 2D Oxide Nanosheets: New Solution to Nanoelectronics (2016)
  • 著者名/発表者名: Minoru Osada
  • 学会等名: 1st FIT-ME Symposium on Inorganic Layered Materials
  • 発表場所: 福岡工業大学
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 2次元ナノシートの精密集積と高次機能材料への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長田 実
  • 学会等名: 高機能性材料・省エネルギー材料の最前線
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 招待講演
• [学会発表] 酸化物ナノシートを利用した先進セラミックスコーティング技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長田 実
  • 学会等名: 学振先進セラミックス第124委員会第151回会議
  • 発表場所: キャンパスイノベーションセンター
  • 招待講演
• [学会発表] ナノシートでつくる未来材料 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長田 実
  • 学会等名: 信州大学X-Breedセミナー
  • 発表場所: 信州大学
  • 招待講演
• [学会発表] 無機ナノシートを用いた高次ナノ構造体の創製とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長田 実
  • 学会等名: 第21回「規則性多孔体研究会」セミナー
  • 発表場所: 九州工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] Hierarchically structured assembly of inorganic nanosheets for tailored fusion materials (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Osada
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: ハワイ国際会議場、ハワイ
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Artificial design for perovskite ferroelectrics using nanosheet architectonics (2015)
  • 著者名/発表者名: M. S. Khan, M. Osada
  • 学会等名: 第25回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
  • 年月日: 2015-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] 2D Oxide Nanosheets: Emerging Non-Graphene Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Osada
  • 学会等名: 第25回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター
  • 年月日: 2015-12-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 強磁性ナノシートと金ナノ粒子のハイブリッド集積と磁性プラズモン応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長田実
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] ２次元酸化物ナノシートのアーキテクニクスとその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長田実
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Hierarchically Structured Assembly of Ceramic Nanocrystals for Tailored Artificial Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Osada
  • 学会等名: 2nd NANOAPP Conference 2015
  • 発表場所: Hotel Habakuk、スロベニア
  • 年月日: 2015-06-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 二次元物質の科学 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長田 実, 佐々木高義
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 化学同人
• [図書] ナノ空間材料ハンドブック (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木高義, 長田 実
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] ナノ空間材料ハンドブック「ナノシートで作る新しい空間材料」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木高義, 長田実
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: （株）エヌ・ティー・エス