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2019 年度 実績報告書

薄膜残留応力によるナノベルトの自己変形を利用したゼンマイ型ナノ構造体の創製と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K13657
研究機関名古屋大学

研究代表者

徳 悠葵  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (60750180)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードナノ材料 / ナノベルト / 薄膜 / 酸化スズ / 熱昇華法 / 自己変形
研究実績の概要

初年度に実現したナノベルトの断面アスペクト比制御により,ゼンマイ形成に最適な形状のナノベルトを創製し,直線状のナノベルトから長手方向に異なる曲率を有するナノ構造体,すなわちナノゼンマイの創製に成功した.具体的には,マイクロカンチレバー上に分離した単一のナノベルトに白金を約 30~50 nm 製膜して残留応力を付与し,熱処理によって自己変形を誘起した.作製したナノ構造は基板(マイクロカンチレバー)側から徐々に曲率が大きくなり,ナノベルトからゼンマイ形状に変化した.過去に作製した金属被覆ナノコイルに比べると,明らかにピッチを抑えた形状制御に成功しており,直線状のナノベルトから長手方向に曲率が変化するナノ構造体すなわちナノゼンマイの創製に世界で初めて成功した.また,本研究では製膜方法の工夫により,コア流動法を利用して様々な独自のらせん状ナノ構造体が創製できることも確認した.一方,ナノゼンマイには未だ10 nmオーダーの若干のピッチが発現しており,当初予定していた帯電反発によるアクチュエーションには至らなかった.今後は,効率的な帯電反発によるナノゼンマイのアクチュエーションを実現するため,周り込み粒子の制御に着目した新たな製膜手法を導入し,高度なピッチ制御を実現したい.これにより,ナノゼンマイによる高密度エネルギー貯蔵の実現を目指す.
さらに,当初未計画であったナノベルトの高感度ガスセンサへの応用を実施し,上述の断面アスペクト比制御により単結晶ナノベルト上のガス検出に有意な結晶面の存在を明らかにした.本技術を応用することにより,露出結晶面の制御による新たな機能性ナノ材料の創出が期待できる.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Fabrication of γ-fe2o3 nanowires from abundant and low-cost Fe plate for highly effective2020

    • 著者名/発表者名
      S. Arumugam, Y. Toku, and Y. Ju
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 10 ページ: 5407

    • DOI

      10.1038/s41598-020-62259-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A 64-pin Nanowire Surface Fastener Like a Ball Grid Array Applied for Room-temperature Electrical Bonding2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Toku, K. Ichioka, Y. Morita, and Y. Ju
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 9 ページ: 1095

    • DOI

      10.1038/s41598-018-37693-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Local permittivity measurement of dielectric materials based on the non-contact force curve of microwave atomic force microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      B. Tong, M. Zhao, Y. Toku, Y. Morita, and Y. Ju
    • 雑誌名

      The review of scientific instruments

      巻: 90 ページ: 033706

    • DOI

      10.1063/1.5066599

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly sensitive hydrogen sensor based on a new suspended structure of cross-stacked multiwall carbon nanotube sheet2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yan, Y. Toku, and Y. Ju
    • 雑誌名

      International journal of hydrogen energy

      巻: 44 ページ: 6344

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2019.01.055

    • 査読あり
  • [学会発表] Adhesion properties of nanowire surface fastener2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Toku and Y. Ju
    • 学会等名
      30th international symposium on micro nano mechatronics and human science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cu2Oナノ構造体の形状最適化および表面修飾による太陽光水分解変換効率の向上2019

    • 著者名/発表者名
      泉 有里,木村 康裕,徳 悠葵,巨 陽
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2019材料力学カンファレンス
  • [学会発表] 高周波高密度電流を利用したAu薄膜の密着強度の向上2019

    • 著者名/発表者名
      木澤 蔵馬,木村 康裕,徳 悠葵,巨 陽
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2019材料力学カンファレンス
  • [学会発表] カーボンナノチューブシートを用いたフレキシブル透明導電膜の開発2019

    • 著者名/発表者名
      田口 託士,木村 康裕,徳 悠葵,巨 陽
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2019材料力学カンファレンス
  • [学会発表] フレキシブルナノワイヤ面ファスナーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      徳 悠葵,巨 陽
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M若手シンポジウム

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公開日: 2021-01-27  

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