| 研究課題/領域番号 |
24686080
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
菊地 竜也 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60374584)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | ナノ材料 / 表面・界面制御 / アノード酸化 / アルミニウム |
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| 研究概要 |
本研究においては、自己組織化電気化学プロセスと種々の表面処理法を融合した新規な手法により、直径10～100 nmの極微小レンズを高密度に配列したナノレンズアレイ作製法の確立を目的とする。
本年度においては、セレン酸、スクアリン酸、アセチレンジカルボン酸などの新規な電解質を用いてアルミニウムをアノード酸化することにより、ポーラス型アノード酸化皮膜が生成できることを初めて見いだした。特に、セレン酸を用いたアノード酸化により、セル直径100 nm程度の高規則性ナノポーラスアルミナが形成できることを明らかにした。これらアノード酸化皮膜化成試料をクロム酸・りん酸混合水溶液中（80度）に浸漬すると、アノード酸化皮膜のみが選択的に化学溶解し、アルミニウム素地金属が露出した。素地金属上には、先に化成したナノポーラスアルミナのセル形状に対応するナノディンプルアレイが生成した。
上述のナノディンプルアレイ形成試料を中性のほう酸・四ほう酸ナトリウム水溶液に浸漬してアノード酸化を行うと、ナノディンプル上に緻密なバリヤー型アノード酸化皮膜が生成した。アノード酸化時間が短い場合、すなわちバリヤー皮膜の厚さが薄い場合には、ディンプル形状に沿って酸化皮膜が生成したが、アノード酸化時間の増大とともに酸化皮膜の形状は平滑となった。500V以上の電圧条件下においては、多数の欠陥部を含む皮膜生成が観察された。比較的アノード酸化時間が短い場合には、レンズ形状を持つバリヤー型皮膜を化成することができた。
アノード酸化ののち、試料を塩化すず（SnCl4）中に浸漬すると、素地のアルミニウムのみが選択的に化学溶解し、バリヤー型酸化皮膜のみをリフトオフすることができた。すなわち、酸化アルミニウムからなる微細なナノレンズアレイ薄膜を分離することに成功した。薄膜中にクラックなど欠陥部の生成は認められなかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ナノレンズの型となるナノディンプルアレイの作製、再アノード酸化によるアルミナ製ナノレンズ薄膜の形成、および選択的化学溶解によるナノレンズアレイのリフトオフ法を確立し、研究はおおむね順調に進展していると判断できる。また、レンズ形状を制御するため、種々の新規なアノード酸化皮膜形成電解質化学種を見いだすことにも成功している。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度に引き続き、ナノレンズアレイの鋳型となるナノポーラスアルミナの新規探索に取り組むとともに、極めて高い規則性を持つナノレンズアレイを試作したい。ナノレンズアレイ作製法の新規な手法として、ポアフィリング法にも着目したい。これら作製したナノレンズアレイの形状評価を詳細に行い、ナノレンズアレイ作製法の確立を目指したい。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
本年度は比較的研究が順調に推移したため、若干の予算残が生じた。
次年度に行う研究の化学実験消耗品に充当する計画である。
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