研究課題
原子数個の厚みを有する2次元ナノシートは、高電子・イオン移動度、柔軟性、透明性、高耐熱等など、従来のバルク材料・薄膜とは異なる機能の発現が期待され、次世代のエレクトロニクス分野での応用が期待されている。しかしながら、従来の合成では、層状化合物の剥離というトップダウン手法が利用されており、多彩な機能を有し、応用上重要である非層状無機化合物には適用できず、得られる材料、機能は限定されていた。本研究では、超伝導性、強誘電性、磁性など機能の宝庫と言える酸化物をターゲットに、2次元酸化物ナノシートのボトムアップ合成に挑戦し、新規機能の開拓を進めた。ボトムアップ合成については、昨年度開発した気-液界面合成法に加え、鋳型合成法などの検討を行った、気-液界面合成法では、サイズ、形状を精密に制御したZnOナノシートの合成に成功した。他方、鋳型合成法では、界面活性剤結晶の層間をテンプレートとして利用した新規合成法を開発し、Pt、SiO2、CeO2などの合成に成功した。さらに、ボトムアップ合成を広く、酸化物系、カルコゲナイド系に拡張することで、メソポーラスシリカ、面方位を制御したMoS2ナノリボン、ウェハースケールMoS2などの合成に成功した。昨年度および本年度合成したナノシートに対し、光電子分光による電子構造評価、SPMによる物性評価に加え、ナノシートに電極を配した単一ナノシートデバイスを作製し、数nmの臨界薄膜での特性評価を行った。これらの特性評価の結果、BaTiO3のサイズ効果フリー強誘電性、CeO2の高いイオン伝導性、メソポーラスシリカの超低誘電率など、ナノシート由来の特異物性を確認した。現在、本研究で開発したボトムアップ合成法を様々な酸化物、金属に適用し、臨界膜厚で発現する特異構造・物性の開拓やグラフェンを凌駕する新材料の開発を進めている。
すべて 2021 2020 その他
すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)
Carbon
巻: 177 ページ: 26-34
10.1016/j.carbon.2021.02.057
Sensors and Actuators B
巻: 329 ページ: 129222
10.1016/j.snb.2020.129222
J. Ceram. Soc. Jpn.
巻: 129 ページ: 印刷中
10.2109/jcersj2.129.P7-1
化学と教育
巻: 69 ページ: 24-27
ACS Nano
巻: 14 ページ: 6663-6672
10.1021/acsnano.9b09253
Chem. Lett.
巻: 49 ページ: 1078-1080
10.1246/cl.200387
Inorg. Chem.
巻: 59 ページ: 10707-10716
10.1021/acs.inorgchem.0c01175
Small
巻: 15 ページ: 2003485
10.1002/smll.202003485
巻: 14 ページ: 15216-15226
10.1021/acsnano.0c05434
ACS Appl. Mater. Interface
巻: 13 ページ: 1783-1790
10.1021/acsami.0c16967
セラミックス
巻: 55 ページ: 390-394
巻: 55 ページ: 741-745
機能材料
巻: 40 ページ: 15-21