| 研究課題/領域番号 |
21J15721
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
坂口 周悟 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 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 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | ナノワイヤ / 荷電粒子線 / フラーレン / 電気伝導度 / 高エネルギー荷電粒子線 / 固相重合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高エネルギー荷電粒子線を有機材料薄膜に照射することで数nm径の一次元ナノ構造体（ナノワイヤ）を作り出す単一粒子誘起ナノ加工法（STLiP法）を用いて、ナノワイヤが基板に対して垂直に自立したナノワイヤアレイの開発を行う。この手法をさまざまな材料に適用することで、その巨大比表面積を活用したセンシング、光触媒、太陽電池など幅広い機能材料へと展開させ、汎用的な「ナノ反応場」としての確立を進めていく。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、単一粒子誘発固相重合法（STLiP 法）を利用して有機ナノ材料の構築を進めている。高エネルギーを有する“荷電粒子一つ”の直進する飛跡を“最小の反応場”として捉え、単一粒子が化学反応を誘起することで理論上最も小さい領域にエネルギーが集約され、低分子化合物の固相重合を実現し、微細加工・材料形成を可能にしている。フラーレン薄膜に対してサイクロトロンで加速した450 MeVのXe粒子を照射した後、高真空下での加熱により未照射部位を昇華させるDry Processで処理することで、自立したナノワイヤの単離に成功した。一方、基板に対して垂直に粒子を照射する従来方法では、形成されるナノワイヤの長さが作製した材料薄膜の膜厚に制限される問題点があった。そこでSTLiP法をさらに改良し、基板に対して水平に粒子を照射することで長さ10マイクロメートル以上、アスペクト比にして1000にもおよぶ非常に長く配向のそろったナノワイヤアレイの形成に成功した。こうして得られたフラーレンナノワイヤに対し電気伝導度を測定したところ、薄膜状態に比べて非常に大きい伝導度を示すことがわかり、これはナノワイヤ中のフラーレン重合体の形成を示唆していると考えられる。さらに、マイクロ波過渡分光法（FP-TRMC法）によってナノワイヤアレイの異方的電気伝導特性を評価したところ、ナノワイヤ一次元方向とマイクロ波電場方向の配向に応じて高い異方比（～100)を示すことが明らかになり、ナノワイヤの特異的構造を活用した一次元キャリア輸送の実演に成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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