| 研究課題/領域番号 |
21K19004
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
櫻井 庸明 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 准教授 (50632907)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | ナノワイヤ / 垂直配向 / 直立構造 / 粒子線 / 固相重合 / ヘテロ界面 / 直立 / 共役化合物 / カーボン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
巨視配向したナノワイヤは、ナノスケールの異方機能を損なうことなく実デバイススケールで発現させるための鍵構造である。本研究では、有機薄膜への高エネルギー荷電粒子照射により粒子の飛跡である超微細ナノ空間で固相重合反応を引き起こし、垂直配向有機ナノワイヤアレイを構築する。「粒子一個がナノワイヤ一本」に対応する原理により、太さ10 nm程度、所望の数密度・長さで均一な配向ナノワイヤ創製が可能となる。同軸ナノワイヤ、ブロックコナノワイヤといったヘテロ構造への展開とともに、焼成により配向カーボンナノワイヤを実現し、その一軸異方的なエネルギー・電荷の輸送、表面撥水性、静電アクチュエータへの応用に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
昇華性を有する低分子化合物に粒子線固相重合法を適用し、昇華によるナノワイヤの単離を通じて、基板上に垂直に配向したナノワイヤを作製できることを見出した。ハロゲン化芳香族化合物および炭素-炭素三重結合を有する多くの市販試薬を用いた薄膜は、粒子線から与えられるエネルギーにより引き起こされる重合/架橋反応の反応性が高く、ナノワイヤ径が大きく高い剛直性が達成され、昇華によって単離されるナノワイヤが直立する傾向を与えた。加えて、連結ナノワイヤや同軸ナノワイヤ等のヘテロ界面を構築することや、垂直配向に由来する表面撥水性（構造撥水性）を確認し、配向制御が導く特性制御が可能であることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
無機材料ではSiやZnO等の半導体ナノワイヤの「ボトムアップ成長」や「電子線リソグラフィによるトップダウン構築」が確立され、垂直配向ワイヤの報告例がある。一方、有機材料では一部の有機化合物を結晶成長制御でのみ達成されており、可能な有機物の種類が極めて限定的であるばかりか、その径は100 nm以上であり、ナノワイヤと呼ぶには大きな構造体であった。本研究成果は、この背景を覆す革新的なものである。
本成果は、半導体微細加工技術の革新につながることが期待される。また、極微細な直立ナノワイヤの巨大表面積を利用した化学物質・ウィルス等を対象にした高感度センサーや、高効率な触媒特性表面への展開も期待される。
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