2018 Fiscal Year Research-status Report
ナノ・マイクロスケールのフジツボ状多孔質膜の形成に関する基礎研究及び高機能化
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17K05023
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
江本 顕雄 同志社大学, 理工学部, 准教授 (80509662)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コロイド微粒子 / フジツボ状孔構造 / 多孔性膜 / ポリスチレン / ポリビニルアルコール / ソフトインプリント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題「ナノ・マイクロスケールのフジツボ状多孔質膜の形成に関する基礎研究及び高機能化」について、前年度の研究計画に基づいて、「フジツボ構造形成メカニズムの調査」および「フジツボ構造の機械的強度の強化の検討」の2点に焦点をあてて研究を実施した。まず前者については、フジツボ構造形成において重要なパラメータであるポリビニルアルコール水溶液の濃度とプラズマ処理時間について、両者をコントロールすることでフジツボ構造を形成可能な条件範囲を定量的に定めることができた。これに伴い、構造上の特徴を制御することが可能となり、フジツボ構造の特徴と光学特性関係を明確にすることができた。また後者については、直接フジツボ構造にセルロースナノファイバーを導入する前に、ポリビニルアルコール水溶液にセルロースナノファイバーを種々の濃度で分散させて製膜し、これらの膜の機械的特性を調査することとした。まずはその強度(あるいは凝集力)に注目し、ガラス基板と布テープを被着体とした場合の接着層として用い、剥離強度試験によって、その添加効果を評価した。これらの評価結果は、直接フジツボ構造にセルロースナノファイバーを導入した際の機械的特性を予想する情報となり、結果として機械的強度を向上させることが可能であることが示された。さらに上述の２点以外にも本研究に関連して
・金属コートされた微細構造を利用した光共鳴ピークシフト型のセンサーチップに適用可能な、散乱検出型光学配置における多機能センシングの提案
・将来的に当該微細構造をセンシングチップとして利用するための各種基板の表面及び厚さムラの評価を行うための光計測技術の実証
などを実施し、多くの知見を得ることができた。
以上のように、当該年度はフジツボ構造に関する基本的知見と将来的なセンシング応用に向けた研究を比較的広い領域に亘って実施し、多くの有効な結果を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度においては、「フジツボ構造形成メカニズムの調査」および「フジツボ構造の機械的強度の強化の検討」の2点に焦点をあてて研究を進めることを計画していた。いずれの項目も今後申請者らが提案するフジツボ構造のような特異な形状を持つ微細構造の作製技術の開発とその応用分野の開拓を進めるにあたって、明らかにしなければならない必須の調査項目である。このような背景の下、「研究実績の概要」に示す通り、両者の調査項目について、大きな進展が得られており、本研究の目的に沿って順調に推移していると考えられる。
しかしながら、「フジツボ構造表面の物理的特性の調査」については、当該年度も実施することができなかった。一方で、高分子の微細構造利用した光共鳴ピークシフト型のセンシングチップの高機能化に関する検討や、金属膜およびPET基板からなるセンシングチップ構成における平坦性や厚さムラの評価に関する研究なども実施し、有効な評価手法を見出している。以上より、総合的には、概ね順調に進展していると判断されるものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、前年度の進展状況および申請時の研究計画を踏まえて、「フジツボ構造の機械的強度の強化の検討」と「フジツボ構造表面の物理的特性の評価」の２項目に焦点をあてて研究を実施する予定である。前者は、前年の調査を継続して実施するもので、前述のポリビニルアルコール層へのセルロースナノファイバー導入の効果を更に詳細に把握し、機械的特性の向上を目指すものである。この目的に際しては、セルロースナノファイバーに限らずセラミックス材料等の使用も選択肢に挙げられるため、これについても並行して検討を進める計画である。後者については、やはりセンシングチップへの適用を考慮し、表面のヌレ性の調査を優先して実施する計画である。特に、機械的強度を強化するアプローチによってフジツボ構造表面のヌレ性も変化すると考えられるため、両者を合わせて検討する必要性もあり、研究実施期間中の進展を考慮しながら、効果的に研究を実施する計画を立てている。
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