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高圧流体を用いる化学的コンビナトリアル成膜技術の開発と光応答新磁性材料の探索

研究課題

研究課題/領域番号 16K13999
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 合成化学
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

中根 茂行  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (40354302)

研究協力者 名嘉 節  
石井 聡  
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
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード化学合成 / 製膜 / 遷移金属酸化物 / 基礎物性 / 水熱合成 / 傾斜材料 / 物性 / 連続式化学合成 / 新機能性材料探索 / 流通式化学合成 / コンビナトリアル / 化学反応 / 製膜技術 / デバイス設計・製造プロセス
研究成果の概要

本研究では、基板に10MPa程度の高圧水を利用して前駆体原料を運び、基板の加熱温度を制御することで遷移金属酸化物の薄膜試料を得ることに成功した。また、コンビナトリアル的に膜厚と生成条件の環境因子を検証できる傾斜材料化した試料を得ることもできた。更に、製膜対象とする試料の基礎物性研究を行った結果、一般的には積層薄膜や層状材料に見られる交換バイアス効果が、単一相試料である三元系スピネル型酸化物系でも発現することを発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

材料開発研究分野では、低温高圧流体を用いる化学反応をターゲットにした製膜技術、特に溶液化学的な製膜手法としてのコンビナトリアル技術は存在しなかった。したがって、本研究成果を足掛かりに製膜技術に種々の工夫・改良を加えれば、酸化物薄膜にとどまらない広義な意味で化学合成全般に応用できる基盤技術になると考えている。
一方、基礎物性研究的な製かも、試料の局所領域磁性を操作することで試料全体のマクロ磁性を制御できることを見出した点が興味深い。また、本研究で見出したいくつかのセレンディピティ的な発見も、基礎学術的分野では、新たな機能性材料の創製に資する有意義な研究シーズであると考えている。

報告書

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

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Influence of pH tuning at the precursor-preparation process on the structural characteristics and catalytic performance of hydrothermally synthesized ZnAl2O4 nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ishii, T. Nakane, S. Uchida, M. Yoshida and T. Naka
    • 雑誌名

      Journal of Asian Ceramic Societies

      巻: 6 号: 1 ページ: 7-12

    • DOI

      10.1080/21870764.2018.1439692

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of single-phase ZnAl2O4 nanoparticles via a wet chemical approach and evaluation of crystal structure characteristics2016

    • 著者名/発表者名
      S. Ishii, T. Nakane, T. Furusawa and T. Naka
    • 雑誌名

      Crystal Research and Technology

      巻: 51 号: 5 ページ: 324-332

    • DOI

      10.1002/crat.201500297

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 水熱合成法によるスピネル型酸化物ナノクリスタルの構造制御2016

    • 著者名/発表者名
      中根茂行, 石井聡, 名嘉節
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 51 ページ: 241-244

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Low Dimensional Organic-Inorganic Hybrid Nanomaterial synthesized in solvothermal condition2019

    • 著者名/発表者名
      中根茂行
    • 学会等名
      The 57th European High Pressure Research Group Meeting on High Pressure Science and Technology (EHPRG-2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Aサイト-スピネル磁性体CoM2O4(M = Al, Co, Ga, Rh)の磁気緩和現象と磁気相図2019

    • 著者名/発表者名
      名嘉節
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 低温作動SOFC用電極Ni系層状化合物の磁気特性と配向性2018

    • 著者名/発表者名
      田島 卓
    • 学会等名
      日本セラミックス協会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SOFC 配向電極作製のための Nd2-xLaxNiO4の結晶磁気異方性の調査2018

    • 著者名/発表者名
      田島卓
    • 学会等名
      日本セラミックス協会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高周波マイクロ波によるブロンズ型TiO2ナノ粒子の低温合成2018

    • 著者名/発表者名
      中根茂行
    • 学会等名
      第65回 応用物理学会 学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 交換バイアス効果を示すスピングラス相FeAl2O4の構造的特徴2018

    • 著者名/発表者名
      中根茂行, 石井聡, 砂川晃佑, 楠田浩樹, 久富木志郎, 打越哲郎, 名嘉節
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Pressure effects in the A-site spinel antiferromagnets CoM2O4 (M = Al, Co and Rh)2018

    • 著者名/発表者名
      名嘉節, V. Jaroslav, J. Kastil, M. Misek, J. Prochal, V. Sechvsky, 中根茂行, 中山美奈子, 打越哲郎
    • 学会等名
      The 56th European High Pressure Research Group meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スピネル型酸化物Zn1-xMnxAl2O4の電子スピン共鳴(ESR)2018

    • 著者名/発表者名
      楠田浩樹, 中根茂行, 名嘉節, 石井聡
    • 学会等名
      第65回 応用物理学会 学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] スピネル型遷移金属アルミネートFeAl2O4の作製と物性2017

    • 著者名/発表者名
      中根茂行, 石井聡, 田中優華, 名嘉節
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年年会
    • 発表場所
      日本大学駿河台キャンパス (東京都千代田区)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 流通式水熱合成装置によるTiO2粒子の作製2017

    • 著者名/発表者名
      関寺健人, 中根茂行, 迫中あやめ, 松原正樹, 安川雪子, 打越哲郎, 名嘉節
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2017年年会
    • 発表場所
      日本大学駿河台キャンパス (東京都千代田区)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 流通式水熱反応法によるTiO2系ナノ粒子相の合成2017

    • 著者名/発表者名
      中根茂行, 迫中あやめ, 関寺健人, 松原正樹, 安川雪子, 打越哲郎, 名嘉節
    • 学会等名
      応用物理学会 第64回春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] スピネル型遷移金属酸化物FeAl2O4の作製と物性評価2017

    • 著者名/発表者名
      石井聡, 中根茂行, 田中優華, 名嘉節
    • 学会等名
      応用物理学会 第64回春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] FeAl2O4のスピングラス相に見られる交換バイアス効果2017

    • 著者名/発表者名
      中根茂行, 石井聡, 名嘉節
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会 学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetic phase diagrams of the A-site spinel CoAl2-xMxO4 and CoCo2-xRhxO4 (0 < x < 2; M = Ga and Rh)2017

    • 著者名/発表者名
      名嘉節, 磯部雅明, 辻井直人, 竹端寛治, 今中康貴, 中根茂行, 石井聡, 田口実, 打越哲郎
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スピネル型鉄酸化物の電子スピン共鳴(ESR)2017

    • 著者名/発表者名
      石井聡, 中根茂行, 楠田浩樹, 名嘉節
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会 学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A サイトスピネル磁性体CoM2O4(M=Co, Ga, Rh)のサイト置 換および圧力効果2017

    • 著者名/発表者名
      名嘉節, 磯部雅明, 中根茂行, 石井聡, 田口実, 中山美奈子, 打越哲郎
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 水熱合成法による酸化チタンTiO2の結晶構造制御2016

    • 著者名/発表者名
      関寺健人, 細野真平, 名嘉節, 打越哲郎, 安川雪子, 中根茂行
    • 学会等名
      先進セラミックス研究会 若手セミナー2016
    • 発表場所
      玉の湯ホテル (静岡県熱海市)
    • 年月日
      2016-09-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Co2+添加スピネル (MAl2O4: M = Zn, Mg, Co)の蛍光現象に関する考察2016

    • 著者名/発表者名
      中根茂行, 名嘉節, 松下能孝, 中山美奈子, 石井聡, 田口実, 松下明行
    • 学会等名
      応用物理学会 第77回秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ (新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 水熱合成ZnAl2O4における前駆体のpHと触媒効果2016

    • 著者名/発表者名
      石井聡, 中根茂行, 内田渉, 田中優華, 名嘉節
    • 学会等名
      応用物理学会 第77回秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ (新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 新機能の創出を目指した遷移金属酸化物の結晶構造制御2016

    • 著者名/発表者名
      中根茂行
    • 学会等名
      鳩山サイエンスフォーラム
    • 発表場所
      東京電機大学 鳩山キャンパス (埼玉県比企郡)
    • 年月日
      2016-05-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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