| 研究概要 |
1.第一原理計算に基づく生体適合3元素圧電材料の分子材料設計および圧電特性d_<31>の予測=上辻・上田・仲町は第一原理計算により生体適合性を有するペロブスカイト型正方晶結晶構造を持つ3元素生体適合圧電材料の分子設計を行った.本年度はフォノンのソフト化による相転位可能性を検討することができる第一原理計算プログラム(CASTEP)により誘電率および圧電定数d_<31>の予測を行い,昨年度選定したMgSiO_3に加え,MnSiO_3およびCaSiO_3を候補材料として選択した.多結晶圧電薄膜の特性予測のための結晶均質化有限要素解析手法を開発した.
2.ヘリコン波スパッタリング装置によるBio-MRMS用生体適合圧電材料創製技術の開発:仲町・上辻は昨年度に引続き生体適合圧電材料MgSiO_3の成膜を目指して,ヘリコン波スパッタ装置を用いて創製条件探索を行った.創製条件として,温度,ターゲットの組成,基板材料,圧力,酸素流入量,照射時間を考慮し,実験計画法および応答曲面法を用いた最適創製条件探索を行った.しかし,昨年度創製したMgsiO_3薄膜は表面性状および結晶構造に問題が残った.本年度は結晶方位{111}への配向度が低いことを解消するために,中間バッファ層としてイリジウムを採用した.本中間バッファ層とMgSiO_3の成膜条件を統合的に探索し,最適な創製条件を求めた.圧電定数d33が29.8pm/V,表面粗さR_<max>が58nmを得た.しかし,なお結晶方位{111}への配向度が十分でなくポストアニール条件等の検討を進めることにした.
3.ESCA・XRD・EBSD・LCR・自作圧電特性計測装置・細胞培養試験装置による生体適合圧電材料の機能評価:仲町・上辻は昨年度に引続き3元素生体適合極薄膜圧電材料の機能評価実験を行った.試験項目は,(1)ESCAによる元素分析,(2)XRD・EBSDによる結晶構造解析,(3)SEM・AFMによる表面性状計測,(4)本科研費補助によって購入した"ダブルビーム圧電評価システム"による圧電特性計測,(5)細胞毒性検査による生体適合性評価実験,の5項目の評価を行った.
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