イオン伝導体微小界面を反応場とする物質創製、加工技術の開発

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本年度は銀イオン伝導体と金属微小電極間の局所カソード反応を利用した金属銀の微細構造の構築を試みた。さらに、電圧印加と同時に微小電極を走査して界面移動を組み合わせることで、電極間に生成する金属構造の形状制御を行った。金属微小電極を上方から銀イオン伝導体(硫化銀、ヨウ化銀)の圧粉体ペレット表面に接触させて固体間の微小界面を構築した。この微小固体電気化学セルに定電圧を印加しながら微小電極を伝導体表面方向あるいは上方に一定速度で移動させた。微小電極(陰極)をイオン伝導体表面に固定したまま電圧を印加すると、硫化銀からは粒状の、ヨウ化銀からはファイバー状の銀粒子が析出し、使用するイオン伝導体に応じて析出銀の多様な形態変化が観察された。イオン伝導体表面に沿って一方向に微小電極を移動させると、硫化銀およびヨウ化銀のいずれにおいても、電極軌跡に沿って選択的に銀が析出することが分かった。次に、イオン伝導体表面から微小電極を10nm/sの速度で上方に移動させた。電子-銀イオン混合伝導体である硫化銀では接触点から表面に沿って放射状に銀が生成した。しかし、微小電極の上方移動によって電極間が切断したため、目的とする微小構造は得られなかった。一方、純粋な銀イオン伝導体であるヨウ化銀では微小電極との界面に連続的に銀のマイクロワイヤー構造が生成した。ワイヤー構造生成の可否はイオン伝導体の伝導特性、温度、電極移動速度、および印加電圧に依存することが明らかとなった。