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イオン液体超薄膜の構造とイオン伝導

研究課題

研究課題/領域番号 26886001
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東北大学

研究代表者

丸山 伸伍  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80732362)

研究期間 (年度) 2014-08-29 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードイオン液体 / 薄膜 / 伝導度
研究実績の概要

固液界面でイオン液体は固体表面からの相互作用を強く受け、バルクとは異なった構造を示すことが報告されているが、バルクイオン液体に埋もれた界面の構造・物性を直接観察することは容易でない。そこで本研究課題では、申請者らが開発してきた赤外レーザ真空蒸着法によって、イオン液体を固体基板上に超薄膜化することで界面近傍のイオン液体をあらわにし、そのイオン伝導物性を調べることを目的とした。
あらかじめ櫛型金電極を蒸着したサファイア基板上で、イオン液体[emim][TFSA]を真空中で蒸発させることで、イオン液体の濡れ性の良い厚さ数nmの濡れ層を作製した。この上に、今回新たに製作したin situイオン伝導度測定-赤外レーザ蒸着チャンバーを用いて、イオン液体[emim][TFSA]及び[emim][PF6]をナノレベルで膜厚を制御しながら蒸着し、その膜厚と温度を変えながら交流2端子法でイオン伝導度を測定した。その結果、[emim][TFSA]の薄膜において、膜厚が10 nm以下の薄い領域で伝導度が膜厚とともに線形的に増加しバルク値に近づいた。これは、固体基板近傍のイオン液体が、バルクよりも粘度が高く動きにくい状態であることを示唆しており、これまで別の方法で調べられているバルク液体/固体界面のイオン液体の性質についての報告と矛盾しない。また、イオン液体[emim][PF6]において、成膜温度を変えて伝導度を測定した実験から、赤外レーザ真空蒸着法で蒸着されたイオン液体が、不均一な液滴状に付着した後、濡れ広がって均一膜を形成している可能性を示唆する結果を得ている。
以上の結果より、当初の研究目的であった、ナノレベルで膜厚制御された固体基板上のイオン液体超薄膜の物性を初めて明らかにしただけでなく、これまでよく分かっていなかったイオン液体薄膜の成長メカニズムに関する知見を得ることができた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] Ionic liquid nano thin films for new materials processes and devices2015

    • 著者名/発表者名
      Shingo Maruyama, Kaho Toyabe, Miho Yamauchi, Yuji Matsumoto
    • 学会等名
      ISPlasma2015 / IC-PLANTS2015
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Aichi
    • 年月日
      2015-03-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イオン液体ナノ薄膜における 伝導度の温度依存性2015

    • 著者名/発表者名
      丸山 伸伍, 鳥屋部 果穂, 松本 祐司
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会@東海大学
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川県平塚市
    • 年月日
      2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Complete wetting of ionic liquids in nano thin film form and their ionic conductivity2014

    • 著者名/発表者名
      Shingo Maruyama, Kaho Toyabe, Miho Yamauchi, Yuji Matsumoto
    • 学会等名
      7th International Symposium of Integrated Molecular/Materials Science and Engineering (IMSE2014)
    • 発表場所
      South East University, Nanjing, China
    • 年月日
      2014-11-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-09-09   更新日: 2016-06-01  

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