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本研究開発では、DLC薄膜に窒素原子を不純物としてドープする高導電率化手法により、分極性電極として機能する薄膜材料を実現し、DLC表面へのナノオーダーの幾何構造の賦与により、ナノ構造特異性と導電性DLCの優れた電気化学特性を合わせた新規電気化学デバイスの開発を試みた.
(1)DLC薄膜の不純物ドープ法による高導電率化手法の構築と電気化学特性
プラズマCVD法により製膜するDLCに、窒素原子を添加することにより、高導電性窒素ドープDLC薄膜の作製に成功した.成膜時のRFプラズマ出力の制御により、抵抗率10^7〜10^4Ωcmにわたる半導体から半金属の導電性に制御可能であった.導電性DLC電極は、4.0Vとダイヤモンド電極(3.5V)と同等の電位窓を有し、電気化学応答性の良い、理想的な分極性電極として機能する.また、強酸(0.1M NaF in 1 MHNO_3)溶液中における-0.65〜1.3Vの範囲のサイクル処理(走査速度50mV/s)後も表面に腐食を起こさないことから、DLCは、腐食耐性が高く、電気化学安定性の高い電極材料であることが明らかになった.
(2)DLCスルーホールメンブレンの作製とスイッチング・イオン透過フィルターの開発
ナノサイズポアの規則配列を有する陽極酸化アルミナ表面を厚さ数nmでDLCコーティングすることにより、導電性DLCスルーホールメンブレンを作製した.ポア径25nmの導電性メンブレンへ貴電位を印加するとカチオン種の透過性が、卑電位印加ではアニオン種の透過性が抑制される効果が得られた.アニオン・カチオン混合試料に対しては、卑電位の印加によりカチオン種の選択的透過が可能となり、ポアサイズとメンブレン電位制御により、イオンの透過性を任意に制御可能なイオン透過フィルターの実現に成功した.
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