粒子飛跡内線形重合反応による普遍的ナノ材料形成と機能開拓

通过粒子轨道内的线性聚合反应形成通用纳米材料和功能开发

• 批准号: 21J15721
• 负责人: 坂口 周悟
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15721/
• 关键词: ナノワイヤ; 荷電粒子線; フラーレン; 電気伝導度; 高エネルギー荷電粒子線; 固相重合

本研究では、単一粒子誘発固相重合法（STLiP 法）を利用して有機ナノ材料の構築を進めている。高エネルギーを有する“荷電粒子一つ”の直進する飛跡を“最小の反応場”として捉え、単一粒子が化学反応を誘起することで理論上最も小さい領域にエネルギーが集約され、低分子化合物の固相重合を実現し、微細加工・材料形成を可能にしている。フラーレン薄膜に対してサイクロトロンで加速した450 MeVのXe粒子を照射した後、高真空下での加熱により未照射部位を昇華させるDry Processで処理することで、自立したナノワイヤの単離に成功した。一方、基板に対して垂直に粒子を照射する従来方法では、形成されるナノワイヤの長さが作製した材料薄膜の膜厚に制限される問題点があった。そこでSTLiP法をさらに改良し、基板に対して水平に粒子を照射することで長さ10マイクロメートル以上、アスペクト比にして1000にもおよぶ非常に長く配向のそろったナノワイヤアレイの形成に成功した。こうして得られたフラーレンナノワイヤに対し電気伝導度を測定したところ、薄膜状態に比べて非常に大きい伝導度を示すことがわかり、これはナノワイヤ中のフラーレン重合体の形成を示唆していると考えられる。さらに、マイクロ波過渡分光法（FP-TRMC法）によってナノワイヤアレイの異方的電気伝導特性を評価したところ、ナノワイヤ一次元方向とマイクロ波電場方向の配向に応じて高い異方比（～100)を示すことが明らかになり、ナノワイヤの特異的構造を活用した一次元キャリア輸送の実演に成功した。

在这项研究中，我们正在使用单个颗粒诱导的固相聚合方法（Stlip方法）来构建有机纳米材料。具有高能量的“一个充电粒子”的直轨被认为是“最小反应场”，单个粒子诱导化学反应，能量集中在最小区域的理论中，实现了低分子量化合物的固相聚合，从而实现了精细的加工和材料形成。在用回旋子加速的450 MeV Xe颗粒辐照富勒烯薄膜后，通过使用干燥过程将其处理的无支撑纳米线成功地分离出来，该过程通过在高真空下加热未刺激的位点。另一方面，在传统的方法中，颗粒垂直于底物受照射，形成的纳米线的长度仅限于由材料制成的薄膜的厚度。因此，斯特利方法得到进一步改进，通过水平辐射底物，我们成功形成了一个非常长的，一致的纳米线阵列，长度为10微米，而纵横比为1000。当富勒烯纳米的电导率如此之多时，发现了薄膜的薄膜。在纳米线中。此外，当通过微波瞬态光谱法（FP-TRMC方法）评估纳米线阵列的各向异性电导率特性时，揭示了根据纳米和微波电场方向的携带的方向和一方面的携带，显示了高各向异性比率（〜100）（〜100）。纳米线。

项目成果

単一粒子と有機分子の相互作用によるナノ構造体形成

通过单个粒子和有机分子之间的相互作用形成纳米结构

• 发表时间: 2021
• 作者: 坂口周悟;櫻井庸明;出崎亮;越川博;杉本雅樹;八巻徹也;関修平
• 通讯作者: 関修平