原子拡散と再配列の制御によるメタリックナノワイヤの創製と機械的・電気的特性評価

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最終年度は,現象論的ではあるがAlを用いて初めて作製に成功したナノワイヤについて研究を遂行し,以下のような研究実績を得た。1.メタリックナノワイヤの機械的特性評価エレクトロマイグレーションにより拡散した原子を集約して作製したAlナノワイヤを結晶方位解析装置により分析した。その結果,本Alナノワイヤが単結晶であることが明らかとなった。一般に単結晶材料はバルク材料と比較して極めて高い強度を有することから,実現したAlナノワイヤが優れた機械的強度を有するものと判断した。以上の知見を踏まえ,基板と垂直に固定されたAlナノワイヤについて,一端が固定で他端が単純支持の状態を形成し,単純支持端に近接した位置に集中力を負荷することでナノワイヤ部に巨大な応力を生み出すことができ,かつ大気中で実施できる簡易強度試験方法を考案した。2.応用性検討微細で高強度,良導電性を有するメタリックナノワイヤの応用性について調査,検討した結果,実現したAlナノワイヤを含むメタリックナノワイヤは今後電子デバイスやマイクロマシンの新規構造部材や電気的新素材として極めて有望であると判断された。そこで,メタリックナノワイヤを利用する上で必須となるナノワイヤの接合技術に関する基礎的検討を行った。メタリックナノワイヤ同士を対向させた接触部に直流電流を付与して生じるジュール発熱を利用して,接触部を局所的に溶融し,同ナノワイヤ同士を直線的または立体的に接合できることを実証した。さらに本接合技術によるナノアクチュエータの創製について検討した。本研究での取り組みはいずれも現象論的であり,今後の学術基盤の確立と応用展開が望まれるが,本研究成果は今後のナノテクノロジーの発展に資するところ大である。