非線形ダイナミクスによる多様な自己組織化秩序形成の開拓と三次元ナノ構造の構築

利用非线性动力学开发各种自组织有序结构并构建三维纳米结构

• 批准号: 05J09933
• 负责人: 長井 智幸
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J09933/
• 关键词: 電気化学; 振動現象; 金属電析反応; 界面; 非線形現象; 自己組織化

電気化学反応系では自己組織化現象の1つである時間的・空間的振動が様々な系で現れることが知られている。その中でも金属析出を伴う振動電析反応は、振動現象の時間秩序が析出物の空間秩序として電極表面に記録・固定化されるため微細秩序構造の自己組織化形成の観点からも非常に興味深い。本年度は、低融点金属の電析反応中に電極|水溶液界面の界面張力が異常に高いことを見出し、これにより3相界面での電析反応中に時間的、空間的振動現象が発現するメカニズムを明らかにした。1.硫酸亜鉛水溶液と酢酸ブチルの液液界面において電流規制条件下で亜鉛を析出させると、析出電流が拡散律速電流を超えたとき、電位振動とメニスカス振動を伴いながら液液界面で析出物が断続的に成長し、周期構造が形成される。このメカニズムを電析反応中の非平衡な界面張力の観点から明らかにした。2.カチオン性界面活性剤を含む水溶液からCuSn合金を一定電位で電析させると、界面活性剤の吸着と脱離が繰り返されることで電流振動が生じ、ナノスケールの多層膜が形成される。このとき、高電流状態と低電流状態問の遷移は電極表面のある一点から電極全体へと広がり、振動性の電気化学反応波として観測される。この電気化学反応波のフロント部に形成される組成比勾配による界面張力勾配で油滴が駆動されることを見出した。3.低融点金属の電析反応中に電極表面においた油滴が自発的に脈動しながらベクトル運動することを見出し、油滴前後のアドアトム濃度差に起因する界面張力勾配を駆動力としたメカニズムを明らかにした。本研究は振動電析反応を用いた自己組織化現象の理解を深めただけでなく、未だに十分理解されていない結晶化過程に新たな視点を与えた。

The electrochemistry reaction system is self-organizing phenomenon. The vibration of time and space is related to the reaction system. The time order of the vibration phenomenon, the spatial order of the precipitate, the recording, the immobilization, the formation of the fine order structure, and the reflection of the vibration phenomenon are of great interest. This year, the electrode in the electrolytic reaction of low melting point metals| The interfacial tension of aqueous solution is abnormally high, and the vibration phenomenon of time and space occurs in the electrolytic reaction of three-phase interface. 1. Lead sulfate aqueous solution and lead acid solution under the condition of current regulation lead precipitation, precipitation current dispersion law current, potential vibration, vibration, liquid phase interface precipitation, phase structure formation. The point of non-equilibrium interfacial tension in the electroanalysis reaction 2. Interfacial active agent: aqueous solution containing CuSn alloy: electrodeposition at a certain potential; adsorption and desorption of interfacial active agent: current vibration; formation of multilayer film. The transition between high current state and low current state is caused by a single point on the surface of the electrode, and by an electrical and chemical reaction wave of vibration. The formation of the electro-chemical reaction wave, the composition ratio, the interfacial tension, the oil droplet movement, and so on 3. Low melting point metal in the electrode surface of the oil droplets from the spontaneous pulsation of the movement of the phenomenon, the oil droplets before and after the concentration difference caused by the interfacial tension matching force In this study, the self-organization phenomenon of vibrational electroanalysis was deeply understood, and the crystallization process was not fully understood.

项目成果

Highly Ordered Chevron-Shaped Arrays of Continuous Copper Nano-Dot Lines Formed by Electroless Deposition on Hydrogen-Terminated Si(111) Surfaces

通过在氢封端的 Si(111) 表面上化学沉积形成高度有序的连续铜纳米点线 V 形阵列

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Physical Chemistry B 110
• 作者: A. Takayama;MJ Sato;Y. Arai;T. Yanasida;M. Ueda;佐藤 雅之;佐藤 雅之;Shuji Nakanishi;Tomoyuki Nagai;Shuji Nakanishi;Tomoyuki Nagai
• 通讯作者: Tomoyuki Nagai

Tuning of the spacing and thickness of metal latticeworks by modulation of self-organized potential oscillations in tin (Sn) electrodeposition

通过调制锡 (Sn) 电沉积中的自组织电位振荡来调节金属晶格的间距和厚度

• 发表时间: 2005
• 期刊: Electrochim.Acta 50
• 作者: T.Tada;et al.
• 通讯作者: et al.

Observation of synchronized spatiotemporal reaction waves in coupled electrochemical oscillations of an NDR type

• DOI: 10.1016/j.elecom.2005.02.016
• 发表时间: 2005-04
• 期刊: Electrochemistry Communications
• 影响因子: 5.4
• 作者: Satoshi Fukushima;Shuji Nakanishi;Kazuhiro Fukami;Sho-ichiro Sakai;T. Nagai;T. Tada;Y. Nakato

電析反応中の電極表面に置かれた微小油滴の自発ベクトル運動

电沉积反应期间放置在电极表面上的微小油滴的自发矢量运动

• 发表时间: 2007
• 作者: A. Takayama;MJ Sato;Y. Arai;T. Yanasida;M. Ueda;佐藤 雅之;佐藤 雅之;Shuji Nakanishi;Tomoyuki Nagai;Shuji Nakanishi;Tomoyuki Nagai;Tomoyuki Nagai;Satoshi Fukushima;Toshio Tada;中西 周次;伊原 大介
• 通讯作者: 伊原 大介

Vectorial motion of an oil droplet driven by an electrochemical oscillation

电化学振荡驱动的油滴矢量运动

• 发表时间: 2007
• 作者: T. Nagai;D. Ihara;S. Nakanishi;Y. Nakato
• 通讯作者: Y. Nakato