高エネルギー粒子線による伝導性高分子のナノワイヤー形成

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13558063
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 関 修平 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (30273709)
• 研究分担者: 吉田 陽一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (50210729) ; 山本 幸男 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (10029902) ; 田川 精一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80011203) ; 杉本 雅樹 日本原子力研究所, 高崎研究所, 研究員
• キーワード: イオンビーム / シングルイベント / ナノワイヤー / イオントラック / ナノチューブ / SiC / ポリシラン / 超微細構造体

研究概要

本研究ではイオントラックと呼ばれる非常に高い濃度の活性種が存在する化学反応場について、従来の化学反応場とは決定的に異なった化学反応様式を与えることを明らかにしてきた。イオントラック内の活性種密度及びその分布は、LET等の入射するイオンの線質を変化させることにより制御が可能であり、本研究ではイオン照射に対し大きな線質効果を示すポリシランを用いて新しいエネルギー付与モデル及び高分子ゲル化理論を構築した。その結果、イオントラック内での高分子架橋反応は、ナノメートルスケールの量子細線を与え、さらにそのサイズが入射イオンの線質を変化させることにより精密に制御可能であることが示された。特に、形成された極微細量子細線(ナノワイヤー)の直接観察に始めて成功すると共に、数〜数十ナノメートルの径を有するナノワイヤーを、そのジオメトリ・構造を自由に制御可能な超微細構造体形成法として、イオンビーム照射法が適用しうる事を実証した。
本年度は、ターゲットとしてポリシランのみでなく、ポリカルボシラン、ポリビニルシランに着目して検討を行い、10〜30ナノメートルの断面半径を有するナノワイヤーを与えることに成功すると同時に、ポリビニルシラン添加量によってそのサイズを詳細にコントロールする事に成功した。

研究成果

• [文献書誌] S.Seki et al.: "A Direct Observation of Intra-molecular Electron Transfer from Excess Electrons in σ-conjugated Main Chain to Porphyrin Side Chain in Polysilanes Having"Organometallics. 21. 5144-5147 (2002)
• [文献書誌] S.Seki et al.: "Dynamics of Charge Carriers on Poly[bis(p-alkylphenyl)silane]s by Electron Beam Pulse Radiolysis"J. Phys. Chem. B. 106. 6849-6852 (2002)
• [文献書誌] S.Seki et al.: "Direct Observation of Intra-molecular Energy Migration in σ-conjugated Polymer by Femto-second Laser Flash Photolysis"Chem. Phys. Lett.. 357. 346-350 (2002)
• [文献書誌] S.Seki et al.: "Hole Conduction along Molecular Wires : σ-Bonded Silicon versus π-Bond-Conjugated Carbon"Adv. Mater.. 14. 228-231 (2002)
• [文献書誌] 関 修平: "高エネルギーイオンビームを用いたナノワイヤーの形成〜イオンビームの可能性の一端〜"放射線と産業. 93. 29-37 (2002)
• [文献書誌] S.Seki et al.: "Formation of Quantum Wires along Ion Projectiles in Si Backbone Polymers"Adv. Mater.. 13. 1663-1665 (2001)