Study of Metal Growth Mechanism into Nano-space on Supercritical Nano-Plating

超临界纳米电镀纳米空间金属生长机理研究

基本信息

批准号：
21H01668
负责人：
曽根正人
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本提案では、十ナノメートルの微細孔への無欠埋め込みめっきを可能とする超臨界ナノプレーティング（SNP）法を、超臨界電化学反用回転電極セルを創成することにより、電化学及び流体工学的に反解析し金属成長機序を解明し、金属無機・有機材料のナノ空間にナノメートルの無欠かつ均一な金属を被覆可能なめっき金属成長制御の学理を構築することを目的とする。［１］2021年度までに、超臨界二酸化炭素電気化学反応用回転電極セルを設計・製造を作成し、超臨界二酸化炭素を用いた電気化学反応に関する素反応解析に成功した。2022年度にその成果を電気化学のトップジャーナルの一つJournal of The Electrochemical Societyに二報発表できた。この成果をナノ粒子分散のめっき液を用いた電解めっきに応用し、超臨界二酸化炭素分散相をソフト粒子、ナノ粒子をハード粒子とする電析機構モデルを提案できた。この成果をMaterials Chemistry and Physicsに発表した。このように無機材料のナノ空間への金属析出に関する反応機構に関して研究計画に沿った研究実施ができた。同時に論文発表も行っており、2022年まで十分な研究成果が得られている。［２］超臨界二酸化炭素触媒化法による高分子繊維のナノ空間への金属触媒の析出機構に関して固体NMR法による解析に成功した。この研究により超臨界二酸化炭素の繊維のナノ構造への影響と、超臨界二酸化炭素触媒化法による結晶化を見出し、同時にポリマー鎖の分子運動の抑制を直接明らかにすることができた。この成果をThe Journal of Supercritical Fluidsで発表した。

在本提案中，我们将应用超临界纳米电镀（SNP）方法，通过创建用于超临界电化学反应的旋转电极电池，并应用电化学和流体工程，可以将电镀完美地嵌入到10纳米微孔中。该项目的目的是。通过反演分析阐明金属生长机制，并建立控制镀金属生长的理论，可以用均匀的纳米尺寸金属涂覆金属、无机和有机材料的纳米空间。 [1] 到2021年，我们设计并制造了用于超临界二氧化碳电化学反应的旋转电极电池，并成功进行了使用超临界二氧化碳的电化学反应的元素反应分析。 2022 年，我们在电化学顶级期刊之一《电化学学会杂志》上发表了两份关于我们研究结果的报告。通过将该结果应用于使用纳米颗粒分散镀液的电解电镀，我们能够提出一种电沉积机理模型，其中超临界二氧化碳分散相用作软颗粒，纳米颗粒用作硬颗粒。该成果发表在《材料化学与物理》杂志上。这样，我们就能够按照我们的研究计划开展无机材料纳米空间金属沉积反应机理的研究。同时，论文正在发表，到2022年已经获得足够的研究成果。 [2]我们利用固态核磁共振方法，采用超临界二氧化碳催化方法，成功分析了聚合物纤维纳米空间中金属催化剂的沉淀机理。通过这项研究，我们发现了超临界二氧化碳对纤维纳米结构和超临界二氧化碳催化结晶的影响，同时，我们能够直接阐明对聚合物链分子运动的抑制。研究结果发表在《超临界流体杂志》上。