一つの粒子が引き起こす化学反応を用いたナノ構造体の形成と特性

• 研究課題/領域番号: 17686079
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 関 修平 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30273709)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 29,770千円 (直接経費: 22,900千円、間接経費: 6,870千円); 2007年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2006年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円); 2005年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
• キーワード: LET / イオンビーム / ポリシラン / ゲル / SiC / セラミック / ナノワイヤー / 自己凝集 / 重粒子線 / イオントラック / 高分子架橋 / 共役高分子 / タンパク質 / 超微細構造

研究概要

高い羊ネルギーで加速された原子・イオンが材料に入射すると、粒子トラックと呼ばれる飛跡に沿った非常に局所的な範囲内に高エネルギーを付与する。ターゲットとして放射線照射によって架橋反応を引き起こす高分子を選択すると、イオンビームを照射した際に、その飛跡に沿ってイオントラック内で架橋反応を起こしゲル化することによってナノメートルスケールの円柱状のひも(ナノワイヤー)が形成される。本研究では、通常の方法では形成することの不可能な、アスペクト比500を超える超高アスペクトナノワイヤーの形成に成功した。また、ベースとなる高分子材料の化学構造を検討することにより、個々に形成されたナノワイヤーの凝集特性を制御し、1次元ナノ構造体から2次元ナノ構造シートへ成長させることに成功した。
一方で、入射する粒子の飛呈が十分確保できる場合には、異種の高分子から構成される高分子多層膜をターゲットとして、それぞれの層を構成する高分子をベースとしたナノワイヤーの"連結体"を形成できる可能性がある。ここでは溶媒に対する親媒性の大きく異なる高分子を多層化し、"連結型"ナノワイヤーの形成を試みた。高分子多層膜として極性・非極性溶媒に溶解する高分子を交互に積層して多層膜とし、それぞれの部位の親媒性の違いから、選択凝集型ナノ構造体の形成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Mobility and Dynamics of Charge Carrier in Rubrene Single Crystal Studied by Flash-Photolysis Microwave Conductivity and Optical Spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki, S. Seki, T. Takenobu, Y. Iwasa, and S. Tagawa
  • 雑誌名: Adv. Mater. 20 ページ: 920-923
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Formation of MgO/titanate Heterostructured Nanowires and Effect of Heterointerface on Transport Properties (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima, T. Yanagida, H. Tanaka, S. Seki, A. Saeki, S. Tagawa, and T. Kawai
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 130 ページ: 5378-5382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronegative Oligothiophenes Fully Anneleated with Hexafluorocyclopentene : Synthesis, Properties, and Intrinsic Electron Mobility (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Umemoto, Y. Ie, A. Saeki, S. Seki, S. Tagawa, and Yoshio Aso
  • 雑誌名: Org. Lett. 10 ページ: 1095-1098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superstructure-Dependent Optical and Electrical Properties of Unusual Face-to-Face π-Stacked One-Dimensional Assembly of Dehydrobenzo[12]annulene in Crystalline State (2008)
  • 著者名/発表者名: I. Hisaki, Y. Sakamoto, H. Shigemitsu, N. Tohnai, M. Miyata, S. Seki, A. Saeki, and S. Tagawa
  • 雑誌名: Chem Eur. J. 14 ページ: 4179-4187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-Functional Polymer Nanowires with Ultra-high Aspect Ratio Produced by Single Particle Nano-fabrication Technique (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, S. Watanabe, M. Sugimoto, S. Tagawa, and S. Tsukuda
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. Technol. 21 ページ: 541-543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amphiphilic Molecular Design as a Rational Strategy for Tailoring Bicontinuous Electron Donor and Acceptor Arrays : Photoconductive Liquid Crystalline O ligothophene-C60 Dyads (2008)
  • 著者名/発表者名: W. S. Li, Y. Yamamoto, T. Fukushima, A. Saeki, S. Seki, S. Tagawa, H. Masunaga, S. Sasaki, M. Takata, and T. Aida
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 130 ページ: 8883-8887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optoelectronic Properties and Nanostructure Formation of o-Conjugateg Polymers (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Seki and S. Tagawa
  • 雑誌名: Polymer J 39 ページ: 277-293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Single Quantum Dot in Single-Walled Carbon Nanotube Channel Using Focused-Ion-Beam Technique (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Maehashi, H. Ozaki, Y. Ohno, K. Inoue, K. Matsumoto, S. Seki, and S. Tagawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-Linked Silicon Based Polymer Nanowire Formation by High Energy Charged Particles (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, S. Tsukuda, M. Sugimoto, and S. Tagawa
  • 雑誌名: Surf. Coat. Technol. 201 ページ: 8486-8489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Ion Beam Energy and Polymer Weight on the Thickness of Nanowires Produced by Ion Bombardment of Polystyrene Thin Films (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Tsukuda, S. Seki, M. Sugimoto, and S. Tagawa
  • 雑誌名: Surf. Coat. Technol. 201 ページ: 8526-8530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion Beam Induced Nano-Space Reactions and Nanowire Formation in Polymers by High Energy Sub-μm Heavy Ion Beams (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Tagawa, S. Tsukuda, S. Seki, M. Sugimoto, T. Sato, M. Oikawa, and T. Sakai
  • 雑誌名: Surf. Coat. Technol. 201 ページ: 8495-8498
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Properties of the Charge Carriers on Oligofluorene Backbone (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Koizumi, S. Seki, A. Saeki, and S. Tagawa
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. 76 ページ: 1337-1341
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Isolated Ultrafine Optical Nanofibers by Single Particle Nanofabrication Technique (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, S. Tsukuda, S. Tagawa, M. Sugimoto, A. Watanabe, and T. Miyashita
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. Technol. 20 ページ: 125-128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation Induced One-Step One-pod Polymerization of Functional Conjugated Molecules (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Koizumi, S. Seki, K. Okamoto, A. Saeki, and S. Seki
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. Technol. 20 ページ: 97-100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Engineering of Coaxial Donor-Acceptor Heterojunction by Coassembly of Two Different Hexabenzocoronenes : Graphitic Nanotubes with Enhanced Photoconducting Properties (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, A. Saeki, S. Seki, et al.
  • 雑誌名: J. Am. Chem Soc. 129 ページ: 9276-9277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Porphyrin Substituents on Film Structure and Photoelectrochemical Properties of Porphyrin-Fullerene Composite Clusters Electrophoretically Deposited on Nanostructured SnO2 Electrodes (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Imahori, S. Seki, A. Saeki, et al.
  • 雑誌名: Chem Eur. J. 13 ページ: 10182-10193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Field Enhancement of Nano Gap of Silver Prisms (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, T. Inoue, M. Fujii, M. Haraguchi, T. Okamoto, M. Fukui, S. Seki, and S. Tagawa
  • 雑誌名: Chin. Phys. Lett. 24 ページ: 2934-2937
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polysilane Based Organic Light Emitting Diodes : Simultaneous Ultraviolet and Visible Emission (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Sharma, M. Katiyar, Deepak, S. Seki, and S. Tagawa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 102 ページ: 845061-845067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polymer Nanostructure Formation by Particle Beams (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, S. Tsukuda, S. Tagawa, and M. Sugimoto
  • 雑誌名: ACS Symposium Series 978 ページ: 220-231
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluoropolymer Outgassing in Micro-and Nano-Fabrication (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsui, S. Seki, S. Tagawa, S. Tsuji, and T. Itani
  • 雑誌名: ACS Symposium Series 978 ページ: 253-260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Photogenerated Charge Carrier and Morphology Dependence in Polythiophene Films Studied by In-Situ Time-Resolved Microwave Conductivity and Transient Absorption Spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki, S. Seki, Y. Koizumi, and S. Tagawa.
  • 雑誌名: J. Photochem. Photobiol. A 186 ページ: 158-165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between Width Roughness of Nanowires and Backbone Conformation of Polymer Materials (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: Macromolecules 39 ページ: 7446-7450
• [雑誌論文] Customized morphologies of Self-condensed multi-segment polymer nanowires (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 110 ページ: 19319-19322
• [雑誌論文] Self-Condensed Nanoparticles of Oligofluorenes with Water-soluble Side Chains (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: J. Am. Chem Soc. 128 ページ: 9036-9037
• [雑誌論文] Electrodeless Measurement of Charge Carrier Mobility in Pentacene by Microwave and Optical Spectroscopy Techniques (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 100 ページ: 237031-237036
• [雑誌論文] Formation of Trimer and Dimer Radical Cations of Methyl Substituted Benzenes in γ-irradiated Low Temperature Matrices (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A ページ: 8073-8080
• [雑誌論文] Room Temperature Ultra Violet Emission at 357 nm from Polysilane based OLEDs (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. ページ: 1435111-1435113
• [雑誌論文] Cross-Linked Silicon Based Polymer Nanowire Formation by High Energy Charged Particles (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: Surf.Coat.Technol (In press)
• [雑誌論文] Photogenerated Hole Mobility in DNA Measured by Time-Resolved Microwave Conductivity (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 128 ページ: 2213-2213
• [雑誌論文] Photoconductivity in Fullerene Doped Polysilane Thin Films (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: Synthetic Metal 156 ページ: 293-293
• [雑誌論文] Nanowires with Controlled Sizes Formed by Single Ion Track Reactions in Polymers (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 87 ページ: 233119-233119
• [雑誌論文] Effects of Backbone Configuration of Polysilanes on Nanoscale Structures Formed by Single-Particle Nanofabrication Technique (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: Macromolecules 38 ページ: 10164-10164
• [雑誌論文] Formation of Nanowires Based on π-Conjugated Polymers by High-Energy Ion Beam Irradiation (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Seki, et al.
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 44 ページ: 5839-5839
• [学会発表] 単一の粒子による高分子の3次元ナノ構造制御性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 関 修平
  • 学会等名: 高分子学会 第56回 高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2007-09-20
• [図書] 高分子架橋と分解の新展開 (2007)
  • 著者名/発表者名: 関 修平
  • 総ページ数: 361
  • 出版者: CMC出版
• [図書] 放射線化学のすすめ (2006)
  • 著者名/発表者名: 関 修平, 他
  • 総ページ数: 320
  • 出版者: 学会出版センター
• [図書] 光応用技術・材料総覧 (2006)
  • 著者名/発表者名: 関 修平, 他
  • 総ページ数: 640
  • 出版者: 産業技術サービスセンター
• [産業財産権] 高分子多段ナノワイヤー及びスターバースト型ナノ粒子とそれらの製造法 (2007)
  • 発明者名: 関 修平, 他
  • 権利者名: 大阪大学, 他
  • 産業財産権番号: 2007-064288
  • 出願年月日: 2007
• [産業財産権] イオンビーム照射によるセラミックナノワイヤーの製造法 (2007)
  • 発明者名: 関 修平, 他
  • 権利者名: 大阪大学, 他
  • 公開番号: 2007-076978
  • 取得年月日: 2007
• [産業財産権] Ceramic Nanowire Formation by Single Particle Nano-fabrication Technique (2006)
  • 発明者名: 関修平, 他
  • 権利者名: 大阪大学原子力機構
  • 出願年月日: 2006-09-14
• [産業財産権] イオンビーム照射によるセラミックナノワイヤーの製造法 (2005)
  • 発明者名: 関 修平, 他
  • 権利者名: 大阪大学 原研
  • 産業財産権番号: 2005-269602
  • 出願年月日: 2005-09-16