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2015 年度 実績報告書

触媒反応の局所空間制御による表面化学ナノファブリケーション

研究課題

研究課題/領域番号 26630025
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

柴田 隆行  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10235575)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードナノ加工 / AFM加工 / 触媒援用加工
研究実績の概要

本研究では,加工対象である固体表面と雰囲気物質(液体または気体分子)の化学反応を“触媒”によって促進し,かつ当該反応をナノ空間内に制御することで,位置選択的に材料除去(化学エッチング)を行う革新的なナノ加工技術(表面化学ナノファブリケーション)の開発を目的として実施した.平成27年度に得られた主な成果は次のとおりである.
1.Pt触媒プローブを用いたナノ加工
(1)白金(Pt)を被覆した原子間力顕微鏡(AFM)プローブを加工用ツールとし,Pt触媒によって化学反応を促進し,かつ局所空間に制御することで,水中でのSiのナノ化学加工技術を確立した.(2)加工実験および電気化学反応に基づく考察から,純水中での化学的除去加工のメカニズムは,Pt触媒表面での溶存酸素の還元反応による水酸化物イオンの生成と,生成された水酸化物イオンとSiの酸化反応による水に可溶なケイ酸塩の生成によるものであることを明らかにした.(3)第3電極として水中に浸漬したPt電極の電位を制御することで,Pt触媒AFMプローブ表面(加工点近傍)での溶存酸素の還元反応(水酸化物イオンの生成)が促進され,加工速度が約50倍に向上することを示した.
2.TiO2光触媒プローブを用いたナノ加工
(1)Ti薄膜(厚さ100nm)の陽極酸化によるAFMプローブ探針表面へのアナターゼ型酸化チタン(TiO2)薄膜の形成技術を確立した.(2)TiO2光触媒AFMプローブを用いて,蛍光標識DNA(塩基長19bp)の光分解(紫外線照射によるパターニング)を行い,局所領域に光触媒反応を制御できることを示した.(3)TiO2光触媒AFMプローブを用いて,生細胞(HeLa細胞)の細胞膜穿孔を行い,細胞のナノ化学加工技術としての有効性を実証した.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件) 備考 (2件)

  • [学会発表] Localized Catalytic Chemical Etching of Silicon with Platinum-coated AFM Probe for Nanoscale Patterning2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, J. Sasano, M. Nagai, T. Shibata
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Precision Engineering (ICPE 2016)
    • 発表場所
      Hamamatsu, Japan
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Localized Photocatalytic Chemical Etching Using TiO2-coated AFM Probe2016

    • 著者名/発表者名
      T. Shibata, N. Iio, H. Furukawa, M. Nagai
    • 学会等名
      The 42nd International Conference on Micro and Nano Engineering 2016 (MNE 2016)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2016-09-19 – 2016-09-23
    • 国際学会
  • [学会発表] 白金触媒AFMプローブを用いたナノ化学加工技術の開発(第2報)-除去加工メカニズムの電気化学的検討-2016

    • 著者名/発表者名
      山本紘太,藤井信吾,笹野順司,永井萌土,柴田隆行
    • 学会等名
      2016年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学野田キャンパス(千葉県野田市)
    • 年月日
      2016-03-15 – 2016-03-18
  • [学会発表] TiO2光触媒AFMプローブを用いたナノ化学加工技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      飯尾尚浩,古川裕望,永井萌土,柴田隆行
    • 学会等名
      2016年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学野田キャンパス(千葉県野田市)
    • 年月日
      2016-03-15 – 2016-03-18
  • [学会発表] 酸化チタン光触媒AFMプローブを用いたナノ加工技術の基礎研究2016

    • 著者名/発表者名
      飯尾尚浩,古川裕望,永井萌土,柴田隆行
    • 学会等名
      第25回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 発表場所
      東京工科大学鎌田キャンパス(東京都大田区)
    • 年月日
      2016-03-08 – 2016-03-09
  • [学会発表] A Novel Nanofabrication Technique for Silicon Based on Localized Catalytic Chemical Etching Using Platinum-coated AFM Tip2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, S. Fujii, J. Sasano, M. Nagai, T. Shibata
    • 学会等名
      The 3rd International Conference of Global Network for Innovative Technology (IGNITE 2016)
    • 発表場所
      Penang, Malaysia
    • 年月日
      2016-01-27 – 2016-01-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Pt触媒反応を利用した水中でのSiのナノ化学加工2015

    • 著者名/発表者名
      藤井信吾,山本紘太,永井萌土,柴田隆行
    • 学会等名
      第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-30
  • [学会発表] Fundamental Study on Nanofabrication Technique Based on Localized TiO2 Photocatalytic Reaction2015

    • 著者名/発表者名
      H. Furukawa, N. Iio, M. Nagai, T. Shibata
    • 学会等名
      The Irago Conference 2015 (Irago 2015)
    • 発表場所
      Tahara, Japan
    • 年月日
      2015-10-22 – 2015-10-23
    • 国際学会
  • [学会発表] TiO2光触媒反応を利用したナノ化学加工の基礎研究2015

    • 著者名/発表者名
      飯尾尚浩,永井萌土,柴田隆行
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学工学部(札幌)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] 白金触媒反応の局所空間制御によるナノ化学加工技術の提案2015

    • 著者名/発表者名
      山本紘太,永井萌土,柴田隆行
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学工学部(札幌)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [備考] 豊橋技術科学大学 機械工学系 マイクロ・ナノ機械システム研究室ホームページ

    • URL

      http://mems.me.tut.ac.jp/index.html

  • [備考] 豊橋技術科学大学 教員紹介ホームページ

    • URL

      http://www.tut.ac.jp/university/faculty/me/64.html

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公開日: 2017-01-06  

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