ナノダイヤモンドの創製および基礎電気化学特性とマイクロエネルギーデバイスへの応用

(1)ナノ構造化ダイヤモンドの創製ダイヤモンドを用いたナノ構造化材料の作製方法としては,次の2つの方法が挙げられる.一つは,(1)ナノ構造をもつ鋳型材料の内部へのダイヤモンド製膜により,鋳型の反転構造を作製する方法である.さらには,(2)細孔構造を持つフィルムを通して,材料表面をドライエッチングし,ナノ構造を2次元的に転写する方法がある.平成15年度においては,(1)の手法により,ダイヤモンドナノホールルブレンを試み,低品質ながら、ダイヤモンドスルーホールメンブレンの作製に成功した.また,(2)の手法では、酸化アルミナと酸素プラプマエッチングを用い,ナノホールアレイをもつナノ構造化ダイヤモンド(ナノハニカムダイヤモンド)の作製に,既に成功している.そこで,このナノハニカムダイヤモンドの電気化学アプリケーションをため複合材料の作製法の確立と応用研究に集中した.(2)ナノ構造化ダイヤモンド電極の基礎特性とマイクロエネルギーデバイスの応用1.高エネルギー・高出力デバイス用ハイブリッド電極の開発…ナノハニカム電極は、Liイオンを含む有機溶媒に対して高い二重層容量を発現する.ナノポア内部にLiインターカレート材料であるカーボンナノチューブを導入することにより、電気二重層コンデンサーとLlイオンバッテリーの特性を併せ持つ新規ハイブリッド電極を創製することが可能である.本年度は、ポア内部のカーボンナノチューブ担持を最適化することにより,複合化による放電出力向上効果を1.5倍程度に上昇させることに成功した.ナノスケールで異種材料の構造をデザインすることにより、電気化学的機能を制御することが可能であることが確認された.2.サイズセレクティブセンサーの開発…ナノポアによる分子運動の抑制効果は,分子サイズによる電気化学反応制御の可能を持つ.本年度は,ナノポア内表面への,アミン共存下において電解発光反応を示すルテニウム錯体の直接修飾を検討した.ダイヤモンド表面にアンモニアプラズマ照射によりアミノ基を導入,配位子にトリデシル基を導入したルテニウムビピリジル錯体との間にC-N結合を形成し修飾を行った.複合電極は,共反応物質にシュウ酸を用いた電解発光反応に活性を示し,光機能性電極として機能した.ナノハニカムポア表面への直接修飾を試みたが,低発発光輝度のためアミン類分子サイズ選択性発現に到らなかった.

(1)ナノ構造化ダイヤモンドの創製ダイヤモンドを用いたナノ構造化材料の作製方法としては,次の2つの方法が挙げられる.一つは,(1)ナノ構造をもつ鋳型材料の内部へのダイヤモンド製膜により,鋳型の反転構造を作製する方法である.さらには,(2)細孔構造を持つフィルムを通して,材料表面をドライエッチングし,ナノ構造を2次元的に転写する方法がある.平成15年度においては,(1)の手法により,ダイヤモンドナノホールルブレンを試み,低品質ながら、ダイヤモンドスルーホールメンブレンの作製に成功した.また,(2)の手法では、酸化アルミナと酸素プラプマエッチングを用い,ナノホールアレイをもつナノ構造化ダイヤモンド(ナノハニカムダイヤモンド)の作製に,既に成功している.そこで,このナノハニカムダイヤモンドの電気化学アプリケーションをため複合材料の作製法の確立と応用研究に集中した.(2)ナノ構造化ダイヤモンド電極の基礎特性とマイクロエネルギーデバイスの応用1.高エネルギー・高出力デバイス用ハイブリッド電極の開発…ナノハニカム電極は、Liイオンを含む有機溶媒に対して高い二重層容量を発現する.ナノポア内部にLiインターカレート材料であるカーボンナノチューブを導入することにより、電気二重層コンデンサーとLlイオンバッテリーの特性を併せ持つ新規ハイブリッド電極を創製することが可能である.本年度は、ポア内部のカーボンナノチューブ担持を最適化することにより,複合化による放電出力向上効果を1.5倍程度に上昇させることに成功した.ナノスケールで異種材料の構造をデザインすることにより、電気化学的機能を制御することが可能であることが確認された.2.サイズセレクティブセンサーの開発…ナノポアによる分子運動の抑制効果は,分子サイズによる電気化学反応制御の可能を持つ.本年度は,ナノポア内表面への,アミン共存下において電解発光反応を示すルテニウム錯体の直接修飾を検討した.ダイヤモンド表面にアンモニアプラズマ照射によりアミノ基を導入,配位子にトリデシル基を導入したルテニウムビピリジル錯体との間にC-N結合を形成し修飾を行った.複合電極は,共反応物質にシュウ酸を用いた電解発光反応に活性を示し,光機能性電極として機能した.ナノハニカムポア表面への直接修飾を試みたが,低発発光輝度のためアミン類分子サイズ選択性発現に到らなかった.