| 研究課題/領域番号 |
22K18757
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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18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
服部 梓 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80464238)
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| 研究分担者 |
大坂 藍 大阪大学, 産業科学研究所, 特任助教(常勤) (70868299)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 水素貯蔵 / 化学機械研磨 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
用途が限定されていた機械化学研磨反応の特殊性を、高温高圧に限定されていた化学反応の代替技術として応用展開し危急の課題である水素化を可能とする。気体の水素分子を反応源とした場合とは異なり、液相で進行する化学機械研磨反応では反応源として水素イオンが利用でき、反応障壁を研磨場による分子の変形によって低下させ反応推進力の劇的な増大を導くことが期待される。現在主流である金属への吸蔵よりも1桁以上高濃度の水素貯蔵能力を秘めているフラーレンを対象とし、水素化の実現に挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
用途が限定されていた機械化学研磨反応の特殊性を、高温高圧に限定されていた化学反応の代替技術として応用展開し危急の課題である水素化を可能とするために、化学機械研磨装置内での加工反応を特殊な反応場としてとらえ、水素化の実現に挑戦した。気体の水素分子を反応源とした場合とは異なり、液相で進行する化学機械研磨反応では反応源として水素イオンが利用でき、反応障壁を研磨場による分子の変形によって低下させ反応推進力の劇的な増大を導くことが期待される。
初年度は、「触媒表面基準エッチング法 (CARE法)」用のオリジナルのCMP装置のパッド部分の改良、加工反応条件パラメーターに依存した水素反応実験を行った。プロトタイプ材料として、水素ドープ量に依存して、電気伝導度が上昇する強相関ニッケル酸化物を用い、研磨パッドの触媒効果を最大に引き出すパッド材料の選定、加工時の加圧量、回転速度、溶液の種類に依存した反応機構を調べた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
オリジナルのCMP装置のパッド部分の改良と、各種のパラメーター制御により加工反応が制御できることを見出した。一方で、加工反応条件によって、水素ドープ反応と、エッチング反応が同時進行することが分かった。水素ドープ反応とエッチング反応の拮抗は、対象としているニッケル酸化物の電子準位と溶液の準位の関係によって決まる。また、加工特有のバラツキが生じた。これは、試料表面の状態、すなわち、対象表面にあるダメージ(結晶欠陥やスクラッチ等)自体が試料毎に差を持つためであると考察される。確実に水素化反応を実現するための試料準備条件の設定により、目的を実現していく。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は、引き続き、オリジナルのCMP装置のパッド部分の改良と、水素化反応進行の鍵となるフラーレン電子準位の任意変調の実現に向け、制御パラメーター依存の系統的実験を行い、相関関係を解明する。フラーレンのパッド上への分散条件を確立し、XPS、ラマン分光、FTIR測定から、フラーレンの水素ドープに伴う構造、電子状態、組成変化を実測し、第一原理計算の結果を総合して水素の拡散経路と活性化エネルギーを推定し、機械化学反応パラメーターに依存した水素化度合いと反応経路依存性を明らかにしていく。
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