| 研究課題/領域番号 |
20K04190
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
松坂 壮太 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30334171)
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| 研究分担者 |
森田 昇 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30239660) [辞退]
比田井 洋史 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313334)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 固体イオン交換 / ガラス / 銀 / ナノワイヤ / 析出 / 形状制御 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，ガラス中での金属イオンの移動現象を利用して，ガラス内部に金属ナノワイヤを析出させる手法に関するものである．事前にイオン交換法によって金属イオン（本研究では主として銀を用いる）を添加したガラスに対して，添加面側に電子を供給することでイオン添加領域内部に析出物を形成した．ただし，従来の方法で形成される析出物は樹状を呈しており，自在な形状制御が困難であった．今年度は昨年度に引き続き，析出物の形状制御と微細化を目標として以下の3点に関する研究開発を実施した．
1) ガラス中のイオン添加領域，銀析出領域，未添加領域を等価回路に置き換えてモデル化し，時間経過に伴う析出面積の変化を表現可能な式を導出した．また析出物の成長挙動のリアルタイム観察結果との比較から式中の定数を決定し，印加電圧や処理温度の影響を明確化した．
2) レーザ局所加熱によって銀析出物の成長方向を誘導可能な実験装置を試作し，誘導に適した実験条件（試料温度，印加電圧，レーザ出力，スポット径等）を調査した．
3) 現時点では再現性は低いものの，イオン添加ガラスに事前に亀裂を形成しておくことで，亀裂への析出物の誘導を可能とした．
研究期間全体を通じた成果として，析出物の形状や成長方向をリアルタイムで拡大観察可能な実験系を構築した．その上で，レーザ局所加熱や亀裂の導入といった方法により，その形状を制御できる見通しを得た．また，析出物の多層化や析出物が優先的にエッチングされる特性を生かした微細穴アレイの形成を実現した．今後はこれらの知見を活かして，ガラス内部にさらに複雑かつ自在な析出物形成を可能とすべく研究を進める計画である．
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