| 研究課題/領域番号 |
20K04190
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
松坂 壮太 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30334171)
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| 研究分担者 |
森田 昇 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30239660)
比田井 洋史 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313334)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 固体イオン交換 / ガラス / 銀 / ナノワイヤ / 析出 / 形状制御 / 成長方向制御 / 内部配線 / 金属ナノ析出物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，ガラス中での金属イオンの移動現象を利用して，ガラス内部に直径数百nm程度の金属ナノワイヤを析出させる手法に関するものである．本手法で創製されるガラス／金属ナノ複合材料は，新規かつ特異な構造を有しているが，その析出機構には未解明な点も多い．本研究では，ガラス中での金属ナノワイヤの析出・成長機構を実験的・理論的に明らかにすることによって，形状や位置の制御手法を確立し，工学的応用を図る．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，事前に固体イオン交換法によって金属イオン（主に銀）を添加したガラスに対して，添加面側に電子を供給することでイオン添加領域内部に金属析出物を形成した．まず，析出物の形状や成長方向をリアルタイムで拡大観察可能な実験系を構築した．その結果として得られた電圧印加時間と析出面積の関係は，ガラス中のイオン添加／析出／未添加領域を等価回路に置き換えて導出したモデルで良く表現できることが分かった．さらに，レーザ局所加熱や亀裂の導入といった方法を用いることによって，析出物の成長方向や形状を制御できる可能性を示した．また，析出物の多層化やガラスの異方性エッチングの新手法を提案した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本手法で創製されるガラス／金属複合材料は，絶縁性の高いガラスに導電性の高い金属析出物が埋設されるという新規かつ特異な構造を有しており，ガラスの内部から析出物を晶出させるという点で，学術的・工業的に高い新規性を有している．このような析出物は，「ガラス内部微細配線」等の革新的技術への応用が期待され，本研究課題では，レーザ局所加熱や亀裂の導入といった方法を用いることによって，析出物の成長方向や形状を制御できる可能性を示している．また析出物の多層化手法も提案しており，ガラス内への3次元自在配線の実現に貢献できるものと考える．
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