| 研究課題/領域番号 |
21K05225
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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36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
伴 隆幸 岐阜大学, 工学部, 教授 (70273125)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ゾルゲル法 / ナノ材料 / ハイブリッド材料 / ナノシート / 薄膜 / 溶液化学 / ナノフレーク / 屈折率制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属酸ナノシートは，厚さが約1 nmの二次元材料であり，高い構造異方性をもつ。これまでに我々は，このナノシートのボトムアップ合成法を見出しており，この手法で合成したナノシートの高い構造異方性を興味深い材料特性につなげられないかと考えている。本研究では光学特性に注目し，金属性のナノシートと有機成分からなるハイブリッド薄膜をゾルゲル法により作製することで，ハイパーレンズなどに応用可能な光学異方性を作り出せないか検討する。
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| 研究実績の概要 |
金属酸ナノシートは、層状金属酸塩の結晶構造中の金属酸層が層剥離によりナノシートとなったものである。我々はフレーク状金属酸ナノシート（ナノフレーク）のボトムアップ合成法をこれまでに見出している。本研究ではこの金属酸ナノフレークに対して、大きく分けて2つのことを検討した。ひとつは、半金属性などの高い電気伝導性を示す金属酸ナノフレークを合成することと、このナノフレークの触媒活性を検討することである。もう一方は、金属酸ナノフレークのコロイド水溶液をコーティング溶液としてゾルゲル法により高配向性の層状金属酸塩薄膜を作製し、層間距離を変化させることにより層状金属酸塩薄膜の光学物性の異方性がどのように変化するかを調べることである。
高い電気伝導性を示すナノフレークとしては、ルテニウム酸ナノフレークを中心に検討した。合成においては、適切なルテニウム原料を用いることでルテニウム酸ナノフレークが合成できることが分かった。また、層状窒化炭素とルテニウム酸ナノフレークを複合化させて、水の電気分解に対するナノフレークの助触媒としての活性を調べた。その結果、ナノフレークの代わりに酸化ルテニウムナノ粒子を用いた場合とは全く異なる挙動を示し、ルテニウム酸ナノフレークはpHに関係なく水素発生を促進することが明らかとなった。つまり、この2D/2D複合体のナノ構造がこれに寄与することが分かった。
薄膜の構造異方性が物性の異方性に与える影響については、チタン酸ナノフレークを用いて検討した。薄膜中の層状チタン酸塩の層間距離が短いときは、高配向性であっても屈折率などの物性は高い等方性を示し、層間距離が長くなるにつれ、屈折率の異方性に起因すると考えられる挙動が観察された。つまり、層間距離の制御で屈折率などの物性を等方的な状態から高い異方性をもった状態まで変化させることができた。
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