イオンビームによる自己高機能化型有機-無機転換ナノファイバーに関する研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19350115
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 杉本 雅樹 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (90354943)
• 研究分担者: 出崎 亮 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (10370355) ; 関 修平 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30273709) ; 伊藤 洋 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 技術副主幹 (00414574) ; 山本 春也 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (70354941) ; 吉川 正人 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (40354948)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: ナノファイバー / セラミックス / イオン照射 / 単一粒子ナノ加工 / 有機-無機転換 / 前駆体高分子 / 金属内包 / ナノメッシュ

研究概要

セラミックスの原料である高分子材料の薄膜にイオンビームを照射することで、個々のイオン粒子の飛跡に沿って薄膜中に円筒形の架橋部分を形成し、それ以外の未架橋部を溶媒で除去することで直径数十ナノメートルの高分子ナノファイバーが作製できた。この原料高分子材料に、触媒能等を有する機能性金属をあらかじめ混合しておくことで、金属を含有した高分子ナノファイバーが作製可能であり、これを不活性ガス中で焼成することで、触媒金属を含有したセラミックナノファイバーが作製可能であることを明らかにした。このナノファイバーの長さ・太さ・形成数は、それぞれ高分子薄膜の厚さ、イオンビームの線エネルギー付与(単位飛跡あたり高分子材料に与えるエネルギー量)、射量(イオンビームの個数)で独立して制御可能である。また薄膜に対し、斜め45°で異なる4方向からイオンを照射することで、薄膜中でイオンの飛跡を3次元的に交錯させ、ナノファイバーを立体的に接続した3Dナノメッシュ構造が形成可能であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of Ceramic Nano Fiber from Precursor Polymer by Single Particle Nano-fabrication Technique (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Sugimoto、A. Idesaki、M. Yoshikawa、S. Watanabe、S. Seki
  • 雑誌名: Ceramic Transactions Vol.213(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis Of A Catalyst-Loaded SiC Material from Si-Based Polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Idesaki、M. Sugimoto、M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Ceramic Transactions Vol.213(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sugar Nanowires Based on Cyclodextrin Prepared by Single Particle Nano-fabrication Technique (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Watanabe、S. Seki、M. Sugimoto、M. Yoshikawa、S. Tagawa、S. Tsukuda、S. Tanaka
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. 78 ページ: 1071-1075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Ceramic Nano fiber from Precursor Polymers by Ion Beam Irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Sugimoto、M. Yoshikawa、S. Tsukuda、S. Seki
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan Vol.33[4] ページ: 1027-1030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-Functional Polymer Nanowires with Ultra-high Aspect Ratio Produced by Single Particle Nano-fabrication Technique (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Seki、S. Watanabe、M. Sugimoto、S. Tagawa、S. Tsukuda
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. Technol. Vol.21[4] ページ: 541-543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Isolated Ultrafine Optical Nanofibers by Single Particle Nanofabrication Technique (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Seki、S. Tsukuda、S. Tagawa、M. Sugimoto、A. Watanabe、M. Tokuji
  • 雑誌名: J of Photopolym. Sci. and Tech Vol.20 ページ: 125-128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanowires with controlled sizes formed by single ion track reactions in polymers (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Tsukuda、S. Seki、M. Sugimoto、S. Tagawa
  • 雑誌名: Surface & Coatings Technology Vol.201 ページ: 8526-8530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-linked silicon based polymer nano-wire formation by high energy charged particles (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Seki、S. Tsukuda、S. Tagawa、M. Sugimoto
  • 雑誌名: Surface & Coatings Technology Vol.201 ページ: 8486-8489
  • 査読あり
• [学会発表] イオン照射による金属内包セラミック・ナノファイバーの合成II (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉本雅樹、吉村公男、出崎亮、吉川正人、麻野敦資、関修平
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 東京・東京農工大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] プレカーサー法による触媒担持SiC系材料の合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 出崎亮、杉本雅樹、吉川正人
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 野田・千葉大学
  • 年月日: 20090316-20090318
• [学会発表] Synthesis of Ceramic Nano Fiber from Precursor Polymer by Single Particle Nano-fabrication Technique (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Sugimoto、A. Idesaki、M. Yoshikawa、S. Watanabe、S. Seki
  • 学会等名: 8th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM8)
  • 発表場所: バンクーバー・カナダ
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] Synthesis Of A Catalyst-Loaded SiC Material from Si-Based Polymer (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Idesaki、M. Sugimoto、M. Yoshikawa
  • 学会等名: 8th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM8)
  • 発表場所: バンクーバー・カナダ
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] イオン照射による機能性セラミック・ナノファイバーの合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉本雅樹、吉川正人、渡辺省伍、関修平
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 小倉市・北九州国際会議場
  • 年月日: 20080917-20080919
• [学会発表] イオン照射による自立セラミック・ナノファイバーの合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉本雅樹、吉川正人、渡辺省伍、関修平
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2008年年会
  • 発表場所: 新潟・長岡技術科学大学
  • 年月日: 20080320-20080322
• [学会発表] Synthesis of Ceramic Nano fiber from Precursor Polymers by Ion Beam Irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Sugimoto, M. Yoshikawa, S. Tukuda、S. Seki
  • 学会等名: 第18回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20071207-20071209
• [学会発表] 単一の粒子による高分子の3次元ナノ構造制御性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 関修平、田川精一、杉本雅樹
  • 学会等名: 高分子学会第56回高分子討論会
  • 発表場所: 愛知・名古屋大学
  • 年月日: 20070919-20070920
• [備考]
  • URL: http://www.taka.jaea.go.jp/eimr_div/AdvCeram/index_j.html
• [備考]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~cmpc-lab/
• [産業財産権] ケイ素系ポリマーから高収率で炭化ケイ素材料を合成する方法 (2009)
  • 発明者名: 出崎亮、杉本雅樹、田中陵二、吉川正人
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構
  • 産業財産権番号: 特許・特願2009-046288
  • 出願年月日: 2009-02-27
• [産業財産権] ナノファイバー及びその製造法 (2008)
  • 発明者名: 杉本雅樹、出崎亮、吉川正人、関修平、渡辺省伍
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構
  • 産業財産権番号: 特許・特願2008-236572
  • 出願年月日: 2008-09-16