力学的自己組織ナノコイル網による光メタマテリアルの創製

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本研究では，光メタマテリアル用金属ナノコイル分散材の量産技術の開発を目的に，代表者らの独自創製技術である力学的自己組織化を発展させ，可視光波長よりも小さいコイル径を有する金属ナノコイル創製法の確立を目指すことを第1の目的としている。令和4年度では，可視光領域の光学特性が良い銀（Ag）からなる，可視光波長よりも小さいコイル径170nmのナノコイル作製に成功した。これは令和3年度までに達成した白金(Pt)からなるコイル径337nmのナノコイルに比べ，飛躍的向上といえる。本創製手法は，ポリビニルアルコール（PVA）製ナノファイバ（電界紡糸法により作製）を型材として用い，これに金属薄膜をスパッタ堆積させ，その後PVAナノファイバを加熱分解することにより，金属膜の残留応力を解放させることにより，金属膜のコイル成形を自発的に促すことを基本としている。令和4年度において，PVAナノファイバ内に触媒ナノ粒子を含有させ，熱分解を促進し，PVA残渣を除去できたことが，直径170nmのAgナノコイル作製に成功した主要因である。また，作製したAgナノコイルは，厚さ10nmの薄膜状（リボン状）コイルを呈していること，数nmのナノ結晶粒からなる多結晶組織を有していること，コイルは左巻きと右巻きが存在し対称性が見られること，を透過型電子顕微鏡観察により明らかにした。さらに，種々の膜厚についてコイル形成の詳細を調べた結果，膜厚の減少と共に，コイル径が減少すること，その下限は約10nmであることも把握した。