| 研究概要 |
本研究では、鉛を含む圧電材料であるPZTに置換わる、高動作性と経済性、さらに生体適合性を有する新たな3元素アクチュエータ材料創製を目的とし、原子・結晶構造解析技術とヘリコン波スパッタ成膜技術の開発を行った。以下に成果を要約する。
1.原子・結晶構造解析に基づく生体適合3元素圧電材料の設計技術の開発
ペロブスカイトと呼ばれるABX3の結晶構造を持つ圧電材料の分子設計を行った。3元素酸化物ABO3がペロブスカイト構造をとるための条件として、配座、電気的中性、および電荷比を考慮した経験的な算定式の提案と実際の元素の選択を行った。
川原らによるマウス繊維芽組織由来L929細胞による生体適合材料約20種類の上記の条件を満たす構成元素の組合せはNi, Si, Oと,Cr, Al, Oと、Ti, Al, Oの3種類に絞られた。渋谷・仲町は、3元素による生体適合圧電材料の安定な分子構造を求め、圧電機能評価を行った。さらに上田・仲町は結晶均質化法有限要素解析により結晶構造解析および圧電変形解析を行った。
2.ヘリコン波スパッタ成膜法によるBio-MEMS用圧電材料創製技術の開発
構成元素組成に敏感な生体適合圧電材料薄膜に汚染物が混入せず、ペロブスカイト構造を持つ薄膜を創製することが可能な高真空ヘリコン波スパッタ装置を設計製作した。分子構造設計に基づいた3元素ターゲットを用い、最適基板温度、時間、さらに構成元素の1つである酸素の導入量と圧力の最適化をする材料創製技術の開発を行った。今年度は、50nm程度のNiSiO3薄膜の生成に成功した。
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