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2015 年度 実績報告書

自己組織化金属ナノワイヤ面ファスナーの創製と電子輸送・ナノ力学機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26249001
研究機関名古屋大学

研究代表者

巨 陽  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60312609)

研究分担者 細井 厚志  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (60424800)
森田 康之  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90380534)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードナノ材料 / マイクロ・ナノデバイス / ナノワイヤ配列 / 面ファスナー / 常温実装
研究実績の概要

(Ⅰ-3)パターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製  アルミニウムの陽極酸化プロセス、電着プロセス、微細加工プロセスによりパターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製を実現した。まずシリコン基板上にスパッタ蒸着法によりパターン状のクロム薄膜を形成し、その後同様にしてパターン状のCu薄膜を形成した。ここでクロムはCu薄膜の定着のために用いた。次にシリコン基板上にレジストを塗布し、レジスト上にCu薄膜を形成した。このCu薄膜は陽極酸化プロセス及び電着プロセスで電極として用いた。続いてレジスト及びCu薄膜上に絶縁膜をコーティングし、電着プロセスでの絶縁性をもたせた。そしてCu薄膜上にパターン状のアルミニウムを蒸着し、陽極酸化プロセスによりポーラスアルミナを形成した。また、電着プロセスにより、作製したポーラスアルミナ内へCuを充填した。さらに、レジストを除去し、水酸化ナトリウム水溶液を用いたエッチングプロセスによりポーラスアルミナを除去することによって、ECNSFの創製を実現した。
(Ⅱ-2)ECNSFの多チャンネル電子輸送機構の解明  作成したECNSFを用いて、Cu薄膜をコーティングした導電性基板に接続させ、単一ECNSFの多チャンネル電子輸送機能を評価した。また、ナノワイヤの直径、密度などによるECNSFの多チャンネル電子輸送機能に及ぼす影響を明らかにした。
(Ⅲ-2)ECNSFのナノ力学特性の解析  作成したECNSFを用いて、Cu薄膜を有する基板に接着させ、ECNSFへの予荷重とECNSFの電気抵抗との関係を計測した。また、電気抵抗と接触表面積の関係からECNSFのファンデルワールス力の評価モデルを構築した。さらに、ファンデルワールス力を分離したECNSFのフック&ループ構造のナノ力学特性の評価モデルを構築した。

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

当初予定されていた本年度の研究計画が順調に実施されており、64ピンのパターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製を実現し、その電気的および力学的特性評価にも成功した。

今後の研究の推進方策

(Ⅰ-4)パターン状ECNSFの最適化 前年度で得られたECNSFの多チャンネル電子輸送機能及び金属ナノワイヤ間に働く接合力に関する知見を反映させ、アルミニウムの陽極酸、電着、微細加工プロセスにおける溶液の選定や、溶液濃度、電圧、電流、温度、時間など各パラメータの調整を行い、パターン状ECNSFの最適化を実現する。
(Ⅱ-3)ECNSF接着試験体の多チャンネル電子輸送機能の解析 二つのECNSFを接着させ、ECNSFの面積やナノワイヤの直径、長さ、配列密度などに支配されるECNSFの多チャンネル電子輸送機能の理論評価モデルを構築する。さらに、パターン状ECNSFの面積や、個数、周期などとECNSFの電気伝導特性との関係を実験と理論の両面で明らかにする。
(Ⅲ-3)ECNSF接着試験体の機械的強度特性の解析 二つのECNSFを接着させ、ECNSF接着試験体の引張強度、せん断強度、衝撃強度などについて試験を行う。SEMやTEMなどの電子顕微鏡観察によりECNSFの破壊形態を明らかにした上で、ナノワイヤ性状やナノワイヤ密度、ナノワイヤ面ファスナー構造がECNSF接着の機械的強度特性に及ぼす影響を解明する。
(Ⅳ-1)ECNSFによる電子パッケージの表面実装の実現 これまでの研究成果を踏まえ、電子パッケージ及び配線基板上のECNSF作製を実現する。また、ECNSFによる電子パッケージと配線基板との接合を実現し、常温でのエレクトロニクス実装を実現する。さらに、本研究では、ナノワイヤ間の接合力を利用して、電子パッケージと配線基板との接続を実現するため、電子パッケージの繰り返し装着も可能となり、ここでその機能性についても評価する。
(Ⅳ-2)ECNSFの電流伝導および機械的強度特性の制御 ECNSFの寸法、周期、ピン数の最適化を行い、ECNSFの電流伝導および機械的強度特性の制御を実現する。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Microwave atomic force microscope: MG63 osteoblast-like cells analysis on nanometer scale2016

    • 著者名/発表者名
      L. Zhang, Y. Song, A. Hosoi, Y. Morita, and Y. Ju
    • 雑誌名

      Microsytem Technologies

      巻: 22 ページ: 603-608

    • DOI

      10.1007/s00542-015-2620-6

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nondestructive In-situ Permittivity Measurement of Liquid Within a Bottle Using an Open-Ended Microwave Waveguide2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Jiang, Y. Ju, L. Yang
    • 雑誌名

      Journal of Nondestructive Evaluation

      巻: 35 ページ: 7(1-6)

    • DOI

      10.1007/s10921-015-0322-8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Preparation of Cu2O/ZnO p-n junction by thermal oxidation method for solar cell application2016

    • 著者名/発表者名
      D. Guo, Y. Ju
    • 雑誌名

      Materials Today: Proceedings

      巻: 3 ページ: 350-353

    • DOI

      10.1016/j.matpr.2016.01.019

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mesenchymal stem cell-induced 3D displacement field of cell-adhesion matrices with differing elasticities2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Morita, N. Kawase, Y. Ju, and T. Yamauchi
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 60 ページ: 394-400

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2016.02.025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room-temperature electrical bonding technique based on copper/polystyrene core/shell nanowire surface fastener2015

    • 著者名/発表者名
      P. Wang, Y. Ju, and M. Chen
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 349 ページ: 774-779

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2015.05.072

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Sn nanoparticles and its size effect on melting point2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ju, T. Tasaka, H. Yamauchi and T. Nakagawa
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: 21 ページ: 1849-1854

    • DOI

      10.1007/s00542-014-2397-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a new co-culture system, the "separable-close co-culture system," to enhance stem-cell-to-chondrocyte differentiation2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Morita, S. Yamamoto, and Y. Ju
    • 雑誌名

      Biotechnology Letters

      巻: 37 ページ: 1911-1918

    • DOI

      10.1007/s10529-015-1858-5

    • 査読あり
  • [学会発表] コアシェル型ナノ構造体を用いた機能性DDSの開発に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      森田康之,櫻井涼平,脇本卓磨,巨陽
    • 学会等名
      日本実験力学会 The 15th Conference on Biomechanics in Matsushima
    • 発表場所
      松島,宮城県
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-19
  • [学会発表] マイクロビーズを利用したナノ多孔質膜の細孔密度の制御2016

    • 著者名/発表者名
      川島大輝,巨陽,森田康之,徳悠葵
    • 学会等名
      日本機械学会東海学生会第47回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      愛知工業大学,愛知県
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-16
  • [学会発表] 高密度電流印加がチタン合金の材料強度におよぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      稲留義朗,徳悠葵,森田康之,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会東海学生会第47回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      愛知工業大学,愛知県
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-16
  • [学会発表] マイクロ波を利用した熱可塑性炭素繊維強化プラスチックの繊維含有率の定量評価2015

    • 著者名/発表者名
      田所昴,徳悠葵,森田康之,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      慶応義塾大学,神奈川県
    • 年月日
      2015-11-21 – 2015-11-23
  • [学会発表] コアシェルナノワイヤを用いた亜酸化銅太陽電池の作製および評価2015

    • 著者名/発表者名
      松尾亮佑,徳悠葵,森田康之,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      慶応義塾大学,神奈川県
    • 年月日
      2015-11-21 – 2015-11-23
  • [学会発表] ストレスマイグレーションによる単結晶 Al ナノワイヤの高密度生成2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木崇真,徳悠葵,森田康之,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      慶応義塾大学,神奈川県
    • 年月日
      2015-11-21 – 2015-11-23
  • [学会発表] ナノ加工プロセスによるナノワイヤ群のフック形成に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      徳悠葵,草間美香,巨陽
    • 学会等名
      "日本機械学会機械材料・材料加工部門
    • 発表場所
      広島大学,広島県
    • 年月日
      2015-11-13 – 2015-11-15
  • [学会発表] Fabrication of Tiny Whiskers on Core-shell Nanowires Based on Stress-induced Atomic Migration2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Toku, M. Muraoka, Y. Ju
    • 学会等名
      International Multi-Conference on Engineering and Technology Innovation 2015
    • 発表場所
      kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2015-10-30 – 2015-11-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Highly Ordered Silicon Nanowire Array2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nota, Y. Morita, Y. Ju
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015 (ATEM'15) & The 14th Asian Conference on Experimental Mechanics (ACEM14)
    • 発表場所
      豊橋,愛知県
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] The Shape Control and Performance Evaluation of Nanowire Surface Fastener2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kusama, Y. Toku, Y. Ju
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015 (ATEM'15) & The 14th Asian Conference on Experimental Mechanics (ACEM14)
    • 発表場所
      豊橋,愛知県
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] 機能性ナノマテリアルの創製と展開2015

    • 著者名/発表者名
      巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学,北海道
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 透過型電子顕微鏡を用いた電流印加による転位移動の多面方位観察2015

    • 著者名/発表者名
      小島章裕,細井厚志,森田康之,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学,北海道
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] がんのイメージングと温熱治療特性を付加した多機能 DDS の創製と評価2015

    • 著者名/発表者名
      櫻井涼平,森田康之,巨陽,徐百耀
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学,北海道
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] 応力誘導法による三次元ナノ構造体の作製2015

    • 著者名/発表者名
      若林信宏,徳悠葵,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学,北海道
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] ストレスマイグレーションによる超高品質 Alナノワイヤの創製と電気的特性の評価2015

    • 著者名/発表者名
      柴田貴俊,小島直樹,徳悠葵,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学,北海道
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] マイクロ 波原子間力顕微鏡の探針先端における原子間力の評価2015

    • 著者名/発表者名
      一二三和馬,徳悠葵,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学,北海道
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] Quantitative Evaluation of nanometer-scale electrical properties by microwave AFM2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ju
    • 学会等名
      The 45th European Microwave Conference
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] コアシェルナノ構造を利用した原子拡散によるナノウィスカー生成に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      徳悠葵,村岡幹夫,巨陽
    • 学会等名
      日本機械学会 材料力学部門 若手シンポジウム2015
    • 発表場所
      伊勢,三重県
    • 年月日
      2015-08-10 – 2015-08-11
  • [学会発表] マイクロ波非破壊検査の概要と事例2015

    • 著者名/発表者名
      巨陽
    • 学会等名
      非破壊検査総合シンポジウム
    • 発表場所
      亀戸,東京都
    • 年月日
      2015-06-02 – 2015-06-02
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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