都市環境科学研究科

環境応用化学域

益田 秀樹

最終更新日:2019/02/28

高規則性陽極酸化ポーラスアルミナの形成と機能化

アルミナナノホールアレー、自己組織化、ナノデバイス、ポーラスアルミナ

研究概要 自己組織化能と電気化学反応を組み合わせ、規則的なナノ構造を作りだす

 現在、材料化学、特に電気化学反応を用いたナノ構造の作製と、その応用を中心に研究を行っている。電気化学反応というのは、電気エネルギーを加えることで化学反応を制御する手法だが、通常の化学反応では困難な、高度な制御ができるという特徴を持つ。なかでも現在、力を入れて取り組んでいるのが、物質自身が持つ規則的な構造を作りだす能力(自己組織化能)と電気化学反応を組み合わせることで、規則的なナノ構造を効率的に作りだす研究である。このように材料自身が持つ能力をうまく引きだすことで、人工的な手法では作製が困難な微細な構造や規則的な構造を効率的に作成することが、研究のテーマである。
 ナノメータースケールでの幾何学形状が制御された物質の作製は、ナノデバイスを構築する上で、重要な課題とされてきた。陽極酸化に基づき形成されるアルミナナノホールアレー材料は、代表的なナノ構造材料として、現在、国内外で活発に研究が行なわれている。益田研究室は、この材料の高度な幾何学形状の制御と機能的な応用に関し、一貫して当分野の研究をリードしてきた。

最近のトピックス 高規則性ポーラスアルミナの作製

 ナノメータースケールの均一な細孔が規則配列したポーラスメンブレン材料は、分離用途、あるいは様々なナノデバイスを作製するための出発構造材料として重要性を増している。益田研究室では、アルミニウムの陽極酸化に基づき、高い規則性を有するポーラスアルミナを作製し、さらに、これに鋳型プロセスを組み合わせることにより、様々な物質でナノメータースケールの規則的な細孔を有するポーラスメンブレンを得ている。形成されるポーラスメンブレンの細孔径、細孔間隔は、陽極酸化時の条件で制御が可能であり、10~400nmの範囲で均一な直径を有するポーラスアルミナメンブレンを得ることができた。

今後の展望 高規則性陽極酸化ポーラスアルミナを、機能デバイスへ応用

 陽極酸化ポーラスアルミナは、その細孔形状をナノメータースケールで制御することが可能であることから、様々な形状のナノ構造体形成における出発材料として適している。加えて、陽極酸化ポーラスアルミナは、耐熱性・機械強度に優れ、細孔が膜面に対し直行したメンブレンとして得られるなど、様々な利点があり、種々の物質合成法への適用が可能であるという特徴を有する。今後は、この特徴を活かし、有用なナノデバイス構築プロセスを実現するための研究を進めていく予定である。

産業界や自治体の課題のうちで、適用可能な例

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