圧電ナノワイヤーアレイの作製と発電特性

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本研究の目的は、機械的エネルギーから電気エネルギーへの高変換効率を可能とするナノジェネレータの開発、およびブロックコポリマーテンプレートプロセスによる、圧電特性をする超高密度ナノワイヤーアレイ(PCNAs)フィルムの創製と、ナノジェネレータとしての圧電特性の評価である。本年度は、超高密度ナノワイヤーアレイ(PCNAs)フィルムの創製のため、さまざまな酸化物のナノワイヤーアレイの作製およびロッドの直径や長さなどの制御の検討・最適化を目的とした。ブロックコポリマーテンプレート法にゾルーゲルプロセスを融合することにより、超高密度ナノワイヤーアレイ(SiO_2,TiO_2,など)、特に、Ta_2O_5圧電ナノワイヤーアレイを作製することに成功した。また、本研究の目的とするナノジェネレータの作製に重要な上部ナノ電極を設計することに成功した。さらに、用いている液晶性ブロックコポリマーの重合度制御、組成比制御により、可変なナノワイヤーアレイのシリンダー直径、高さ、および密度と、電流や電圧出力などの電気特性など、その相関関係を検討した。また、より超長ナノワイヤーアレイの創製のために、まず、濾過法でブロックコポリマーのミクロ相分離薄膜による水平シリンダー型を作製した。次に、このようなミクロ相分離薄膜テンプレートにより超長ナノワイヤーアレイ(SiO_2,TiO_2,Ta_2O_5など)を作製した。これにより、ブロックコポリマーの合成及び、ナノジェネレータ開発手法ヘフィードバックし、高変換効率な機械的エネルギー-電気エネルギー変換の実現を目指すことができた。