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粒子飛跡内線形重合反応による普遍的ナノ材料形成と機能開拓

通过粒子轨道内的线性聚合反应形成通用纳米材料和功能开发

基本信息

批准号：
21J15721
负责人：
坂口周悟
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、単一粒子誘発固相重合法（STLiP 法）を利用して有機ナノ材料の構築を進めている。高エネルギーを有する“荷電粒子一つ”の直進する飛跡を“最小の反応場”として捉え、単一粒子が化学反応を誘起することで理論上最も小さい領域にエネルギーが集約され、低分子化合物の固相重合を実現し、微細加工・材料形成を可能にしている。フラーレン薄膜に対してサイクロトロンで加速した450 MeVのXe粒子を照射した後、高真空下での加熱により未照射部位を昇華させるDry Processで処理することで、自立したナノワイヤの単離に成功した。一方、基板に対して垂直に粒子を照射する従来方法では、形成されるナノワイヤの長さが作製した材料薄膜の膜厚に制限される問題点があった。そこでSTLiP法をさらに改良し、基板に対して水平に粒子を照射することで長さ10マイクロメートル以上、アスペクト比にして1000にもおよぶ非常に長く配向のそろったナノワイヤアレイの形成に成功した。こうして得られたフラーレンナノワイヤに対し電気伝導度を測定したところ、薄膜状態に比べて非常に大きい伝導度を示すことがわかり、これはナノワイヤ中のフラーレン重合体の形成を示唆していると考えられる。さらに、マイクロ波過渡分光法（FP-TRMC法）によってナノワイヤアレイの異方的電気伝導特性を評価したところ、ナノワイヤ一次元方向とマイクロ波電場方向の配向に応じて高い異方比（～100)を示すことが明らかになり、ナノワイヤの特異的構造を活用した一次元キャリア輸送の実演に成功した。

In this study, we aim to make use of the single-particle induced solid-phase recombination method (STLiP method) to further the construction of organic materials. High molecular weight particles have a direct path, a minimum reaction field, and a single particle induced chemical reaction, which is theoretically the smallest field in which high molecular weight particles can be generated intensively, solid phase recombination of low molecular weight compounds can be realized, and fine processing and material formation can be achieved. After irradiation with Xe particles at 450 MeV, the Dry Process was successfully performed on the non-irradiated part by heating under high vacuum. The method of irradiation of vertical particles on a square substrate has the following problems: the length of the film and the thickness of the film. The STLiP method was successfully developed with a substrate orientation of 10 mm or more and a substrate orientation of 100 mm or more. For example, the state of the film is greater than the state of the film, and the formation of the composite is indicated. The FP-TRMC method was used to evaluate the electrical conductivity characteristics of the heterostructure in the first dimensional direction and the alignment of the electric field direction of the heterostructure in the high heterostructure ratio (~100).