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ベナール対流を利用した酸化物薄膜パターニング:分子デザインの導入による新展開

研究課題

研究課題/領域番号 16H06054
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 無機工業材料
研究機関関西大学

研究代表者

内山 弘章  関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (10551319)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
キーワード分子デザイン / 自己組織化 / ゾル―ゲル薄膜 / 酸化物 / ゾルーゲル薄膜
研究成果の概要

本研究では、申請者の独自技術である「ベナール対流を利用した酸化物薄膜のパターニング」における新たな試みとして、「分子デザインの導入によるパターン制御の精密化」およびそれを活用した「高機能酸化物薄膜の創製」を目指して研究を行った。
期間全体を通じて、分子量の大きい金属アルコキシドを用いることでより大きいベナール対流由来のパターンが形成すること、また、金属アセチルアセトナート錯体を原料とすることで新たな自己組織化現象が発現することを見出した。これは、自己組織化を利用したパターニングによって「高機能酸化物薄膜の創製」を目指す上で、重要な知見である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、ゾル-ゲル法で作製される酸化物薄膜の表面においてべナール対流により自発的に発生する「セル状パターン」の「サイズ・形状・配列性」をより精密に制御することが可能となった。また、原料の分子構造デザインの導入により、新たな自己組織化現象が発現することを見出した。本手法により、「無機材料の高い屈折率、高い導電性、高強度」と「精密に制御されたパターン」を合わせ持つ薄膜材料を容易に作製することが可能となる。本手法は、「光学素子」「電子デバイス」「バイオ」などのナノスケールのパターニングが求められる様々な分野において、大きく貢献できると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of the amount of H2O and HNO3 in Ti(OC3H7)4 solutions on the crystallization of sol-gel-derived TiO2 films2019

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama Hiroaki、Bando Takahiro、Kozuka Hiromitsu
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 669 ページ: 157-161

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2018.10.050

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaporation-Driven Deposition of ITO Thin Films from Aqueous Solutions with Low-Speed Dip-Coating Technique2017

    • 著者名/発表者名
      Ito Takashi、Uchiyama Hiroaki、Kozuka Hiromitsu
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 号: 21 ページ: 5314-5320

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b00823

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of porous CuO films from Cu(NO3)2 aqueous solutions containing poly(vinylpyrrolidone) and their photocathodic properties2017

    • 著者名/発表者名
      H. Uchiyama, K. Isobe and H. Kozuka
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 7 号: 29 ページ: 18014-18018

    • DOI

      10.1039/c6ra26590a

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaporation-driven deposition of WO3 thin films from organic-additive-free aqueous solutions by low-speed dip coating and their photoelectrochemical properties2016

    • 著者名/発表者名
      H. Uchiyama, S. Igarashi and H. Kozuka
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 32 号: 13 ページ: 3116-3121

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b00377

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 水溶液プロセスによる(Fe, Ni)3(PO4)2:8H2O粒子の作製および組成制御2019

    • 著者名/発表者名
      内山弘章、小松風珠人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 低速ディップコーティングによるSnドープWO3エレクトロクロミック膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      中村 佳樹、内山 弘章
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第13回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ソフト溶液プロセスによるWO3膜の作製およびナノ構造制御2018

    • 著者名/発表者名
      長安 優紀、内山 弘章
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第13回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 低速ディップコーティングによる金属塩水溶液からのSnドープWO3エレクトロクロミック膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      中村 佳樹、内山 弘章
    • 学会等名
      日本ゾルーゲル学会第16回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水溶液中での結晶成長によるWO3膜の作製およびナノ構造制御2018

    • 著者名/発表者名
      長安 優紀、内山 弘章
    • 学会等名
      日本ゾルーゲル学会第16回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ゾル-ゲル法による NiO-TiO2 系エレクトロクロミック膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 将仁、内山 弘章
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第16回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ゾル-ゲル法によるNiO-TiO2系薄膜の作製およびエレクトロクロミック特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 将仁、内山 弘章
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 低速ディップコーティングによる有機物フリー金属塩水溶液からの酸化物薄膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      内山弘章
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Biomimetic synthesis of nanostructured WO3 particles from aqueous solutions containing gelatin2018

    • 著者名/発表者名
      H. Uchiyama, Syouta Mizuguchi, Yuki Nagayasua
    • 学会等名
      5th International Conference on Competitive Materials and Technology Processe
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Biomimetic synthesis of nanostructured WO3 particles from aqueous solutions containing biological polymers2018

    • 著者名/発表者名
      H. Uchiyama, Syouta Mizuguchi, Yuki Nagayasua
    • 学会等名
      6th International Solvothermal and Hydrothermal Association Conference (ISHA2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低速ディップコーティングによる難溶性金属塩水溶液からのMoO3薄膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      内山 弘章、水野 佑実子、幸塚 広光
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 低速ディップコーティングによるSnドープWO3薄膜の作製およびエレクトロクロミック特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      内山 弘章、中村 佳樹、幸塚 広光
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 低速ディップコーティングによるTiOSO4水溶液からのTiO2薄膜の作製:水蒸気処理がTiO2薄膜の結晶化に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      内山弘章、加藤将仁、幸塚広光
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年年会
    • 発表場所
      日本大学(東京)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 低速ディップコーティングによる金属塩水溶液からのチタニア薄膜の作製:水蒸気処理がチタニア薄膜の結晶化に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      加藤将仁、内山弘章、幸塚広光
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第15回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 種々の有機物を含むアルコキシド溶液から作製されるチタニア薄膜の結晶化に及ぼす昇温速度の効果2017

    • 著者名/発表者名
      内山弘章、田中優士、水口翔太、幸塚広光
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第15回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Spontaneous pattern formation induced by Bénard-Marangoni convection for sol-gel-derived titania dip-coating films2017

    • 著者名/発表者名
      H. Uchiyama, T. Matsui and H. Kozuka
    • 学会等名
      19th International Sol-Gel conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 溶液プロセスによる無機材料のナノ・マイクロ構造制御2016

    • 著者名/発表者名
      内山弘章
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第19回若手フォーラム
    • 発表場所
      関西セミナーハウス修学院きらら山荘 (京都)
    • 年月日
      2016-10-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低速ディップコーティングによる金属塩水溶液からのBiVO4光陽極薄膜の作製2016

    • 著者名/発表者名
      五十嵐聖士郎、内山弘章、幸塚広光
    • 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 (広島)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超低速ディップコーティングによる金属塩水溶液からのWO3光電極薄膜の作製2016

    • 著者名/発表者名
      内山弘章、五十嵐聖士郎、伊藤峻、幸塚広光
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第11回学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学中之島センター (大阪)
    • 年月日
      2016-07-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超低速ディップコーティングを用いた金属塩水溶液からのBiVO4薄膜の作製と光陽極特性の評価2016

    • 著者名/発表者名
      五十嵐聖士郎、内山弘章、幸塚広光
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部第11回学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学中之島センター (大阪)
    • 年月日
      2016-07-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科 セラミックス工学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.kumse.kansai-u.ac.jp/LABHPFILE/ceramics/top.htm

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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