| 研究課題/領域番号 |
25630033
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
加藤 孝久 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60152716)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2014-03-31
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| キーワード | カーボンナノ粒子 / プラズマイオン注入 / DLC / ナノ粒子 / トライボロジー |
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| 研究概要 |
当該年度においてはプラズマイオン注入法を用いたカーボンナノ粒子を高集積化させ，超格子構造を形成することを目的とした．その目的を果たすために，イオン注入における各パラメータの影響を検証するとともに，そのメカニズムを明らかにした．
カーボンナノ粒子を合成する際には，触媒の役割を果たす銀が不可欠であるが，粒子の形成において銀薄膜の結晶構造が大きな影響を及ぼすことを明らかにした．銀の結晶粒サイズは成膜時の基板温度で調整した．銀の結晶粒が大きくなると，合成される粒子の粒径が減少しつつ，かつ粒子間に連続的な膜構造を形成することが分かった．これは銀の結晶性が高くなるとカーボンナノ粒子が合成するサイトとなる粒界や欠陥が減少し，カーボンナノ粒子が核生成を起こす確率が減少することが原因であると考えられる．粒子が成長しなくなると，注入されたカーボンは表面エネルギーの高い銀に拡散することを選択するため，粒子状に形成されず，銀を覆うように膜状構造を形成することが検証された．
また注入量を変化させ，カーボンナノ粒子の成長を観察した．粒子ははじめ20nm程度まで成長するものの，それ以上成長しないことが分かった．これは銀薄膜がイオン注入によって一部スパッタされ，銀マトリクス内で成長したカーボンナノ粒子が表面に露出し，カーボンイオンの注入を妨げ，粒子間に拡散してしまうからであると考えられる．また十分な時間注入を行わなければ，基板を被覆することが十分ではなくなることも明らかになった．
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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
まずカーボンナノ粒子を本人らが提案した合成プロセスによって再現性を持って目的のサンプルを得られることを可能とした．そのため，カーボンナノ粒子の合成メカニズムの解明やおよび超格子化の条件探索に取り組むことができ，その知見を持ってさらなる応用への足掛かりとなった．
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続きカーボンナノ粒子の超格子化の最適条件を探索するとともに，超格子構造を最大限活用できる応用手法の開発に取り組む予定である．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初真空熱処理装置の部品の購入を想定していたが，研究室内にある装置を利用して改造することにより，当初想定していたコストよりも低く抑えることが出来た．しかし先に述べた改造に関して，想定上のスペックを得られていない状態にある．そのため更なる改造が必要であると判断し，次年度に繰り越した．
本年度においてはまず当初予定していた装置の改造を引き続き行うため，繰り越した予算を利用する予定である．また本研究に関して学会発表および論文投稿を行う予定である．
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