プローブ顕微鏡による強誘電高分子の分域構造の解明

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04566
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21050:電気電子材料工学関連
• 研究機関: 関西大学
• 研究代表者: 宝田 隼 関西大学, システム理工学部, 准教授 (40637089)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 圧電応答力顕微鏡

研究成果の概要

本研究の目的は走査型プローブ顕微鏡により強誘電高分子膜の相転移メカニズムを解明することである．
接触共振型PFMを用いて強誘電高分子の微少領域における分極度合を観察した結果、相転移は粒子毎に生じ，粒子の集合体は結晶化温度付近で温度幅を持って統計的に相転移していることが考えられる．本研究成果により，本膜をメモリとして活用するための記憶密度，温度耐性等の指標を提供する．
また面内PFMを用いて生分解性の高い高分子の粒子の電気機械応答を観察した．熱処理時間を増加させることで，粒子内で正負の異なる電気圧力応答が得られた．生分解性が高く環境に配慮したセンサへの応用が期待できる．

自由記述の分野

圧電高分子

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究成果の学術的意義は強誘電高分子を数百nmスケールで観た時に、その相転移は粒子毎に生じていたことにある．巨視的に観た時の相転移温度に幅があることは以前からわかっていたがその原因の解明に一歩近づいた．また強誘電相から常誘電相に転移した温度においては粒子固有の分極域を持っているが、隣接する粒子とは反対の位相を持っているため、巨視的に観ると相殺されて強誘電性が消失していることが観測できた．
社会的意義は本膜をメモリとして活用するための記憶密度，温度耐性等の指標を提供できたことである．未来のIoT社会にフレキシブルなデバイスが持つ膨大なデータを支える次世代のメモリとして活用することにつながる．