太田貴之趙亨峻天野智貴今井駿名城大学准教授名古屋大学ポスドク研究員名古屋大学博士後期課程 2 年名古屋大学博士後期課程 1 年 (2) 相手国側研究代表者所属職名氏名 Jožef Stefan Institute Professor Uros Cvelbar (3) 相手国参加者 (

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はすなふじがわ
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1 ( 様式 4) 二国間交流事業共同研究報告書平成 29 年 4 月 10 日独立行政法人日本学術振興会理事長殿共同研究代表者所属部局名古屋大学大学院工学研究科 ( ふりがな ) せきねまこと職氏名特任教授関根誠 1. 事業名相手国 ( スロベニア ) との共同研究振興会対応機関 (MIZS) 研究課題名カーボンナノウォールを用いた発がん物質ガス分子センシングに関する研究 2. 全採用期間平成 27 年 4 月 1 日 ~ 平成 29 年 3 月 31 日 ( 2 年 0ヶ月 ) 3. 経費総額本事業により執行した研究経費総額研究交流経費 ( 直接経費 ): 3,800,220 円間接経費 : 0 円初年度経費研究交流経費 ( 直接経費 ):2,205,000 円間接経費 : 0 円 2 年度経費研究交流経費 ( 直接経費 ):1,595,220 円間接経費 : 0 円 3 年度経費研究交流経費 ( 直接経費 ): 円間接経費 : 円 5. 研究組織 (1) 日本側参加者 ( 実施期間中の参加者全員 ( 途中から参加 / 不参加となった方も含む )) 途中から参加 / 不参加となった場合は参加期間も記入してください氏名所属職名堀勝名古屋大学教授近藤博基名古屋大学准教授石川健治名古屋大学特任教授竹田圭吾名古屋大学助教豊田浩孝名古屋大学教授田嶋聡美 ( 参加期間 : 平成 27 年 4 名古屋大学特任准教授月 1 日 ~ 平成 27 年 12 月 31 日 ) 小田修名古屋大学特任教授田中宏昌名古屋大学特任講師宮脇雄大 ( 参加期間 : 平成 27 年 4 名古屋大学ポスドク研究員月 1 日 ~ 平成 28 年 3 月 31 日 ) 伊藤昌文名城大学教授平松美根男名城大学教授 - 1 -

2 太田貴之趙亨峻天野智貴今井駿名城大学准教授名古屋大学ポスドク研究員名古屋大学博士後期課程 2 年名古屋大学博士後期課程 1 年 (2) 相手国側研究代表者所属職名氏名 Jožef Stefan Institute Professor Uros Cvelbar (3) 相手国参加者 ( 実施期間中の参加者全員 ( 途中から参加 / 不参加となった方も含む )) 途中から参加 / 不参加となった場合は参加期間も記入してください氏名所属職名 Miran Mozetic Rok Zaplotnik Gregor Filipic Martina Modic Jozef Stefan Institute 教授, 部局長 Jozef Stefan Institute 博士研究員 Jozef Stefan Institute 博士研究員 Jozef Stefan Institute 博士研究員 Harinarayanan Puliyalil Natasa Hojnik Andrea Jurov(2016 年 10 月 1 日 ~2017 Jozef Stefan Institute 博士課程院生 Jozef Stefan Institute 博士課程院生 Jozef Stefan Institute 博士課程院生年 3 月 31 日 ) *(1) (3) 共に代表者は除きます - 2 -

6. 研究実績概要 ( 全期間を通じた研究の目的研究計画の実施状況成果等の概要を簡潔に記載してください ) プラズマプロセスは活性なイオンラジカルや光などが引き起こす非平衡状態の化学反応によってナノ寸法の微細加工や室温程度の低温で新機能材料を形成することが実現できる名古屋大学 ( 以下名大 ) ではプラズマ内に存在するラジカルを詳細に計測しその組成や密度を制御することによって

3 6. 研究実績概要 ( 全期間を通じた研究の目的研究計画の実施状況成果等の概要を簡潔に記載してください ) プラズマプロセスは活性なイオンラジカルや光などが引き起こす非平衡状態の化学反応によってナノ寸法の微細加工や室温程度の低温で新機能材料を形成することが実現できる名古屋大学 ( 以下名大 ) ではプラズマ内に存在するラジカルを詳細に計測しその組成や密度を制御することによって超高精度の加工や機能材料を合成することに成功している特にカーボン系ラジカルと水素ラジカルを独立に制御する手法を開発し数 ~ 十数層のグラフェンシートが基板に対して垂直に成長したカーボンナノウォ-ル (CNW) の形成手法を確立し半導体の性質を示す CNW の合成に世界で初めて成功している図 1 に CNW の電子顕微鏡写真を示す CNW は 2 ~ 5 nm の幅を保持しながら基板に垂直に成長しそのアスペクト比 ( 高さ / 幅 ) は 2000 にも達するため超比表面積効果や量子効果の出現が期待され多様な応用を開拓する魅力があるまた触媒を使わずに自己組織化プロセスによって形成されるため基板の種類を選ばないさらにプラズマのパラメータ ( 電子密度イオンエネルギー等 ) を制御することで CNW を整列させて特異な構造を形成することができるこれらの特徴を活用し名大では CNW の電子デバイス分野への応用を追求してきた図 1 CNW の SEM 像本研究ではまず名大においてプラズマパラメータの制御によりウォール間隔の異なる CNW 試料の作製に成功しその試料を Uros Cvelbar 教授に提供した Jožef Stefan Institute においてこの CNW 上に車の排ガスに含まれる分子量の異なる炭化水素 (HC) 分子を吸着させて CNW 表面に設置した電極間の抵抗値を測定したその結果抵抗値の時間変化をモニターすることで分子認識が可能であることが分かったまたウォールの間隔によりその感度が異なることが見いだされた次に環境中の発がん性物質や有害物質をそれらの臭気から検出するセンサーをカーボンナノウォ-ル (CNW) を利用することで高機能化し全く新しいセンサーアレイデバイスを研究開発するためにまずウォール間隔の異なる CNW とウォールの方向が比較的一方向に揃った CNW を合成したまた CNW の側面およびグラフェンエッジにフッ素原子あるいは酸素原子でターミネイトした CNW を合成し吸着ガス種の選択性に対する応答を研究すべくスロベニアのチームへ送付したスロベニア Jožef Stefan Institute およびそこと連携するチェコの Tomas Bata University において実験を遂行し MF( ジメチルホルムアミド ) HMPA( ヘキサメチル ) の吸着とその時の CNW の抵抗値の変化を調査した CNW は個々のウォールが複数の結束点 ( 線 ) を通して他のウォールと接続されており個々のウォールの抵抗値変化が薄膜状に構成されている CNW( 基板寸法 10mm 程度 ) のマクロな抵抗値変化に統合されて検出されると考えられるその結果炭化水素 (HC) 分子を吸着させた場合と同様に抵抗値変化が認められたさらにその変化値は MF と HMPA では異なり HC 種とも選択比が得られることが明らかとなったこれに加え CNW の上部エッジ部分付近を金属ナノ微粒子 (Pt TiO 2 SiO 2 ) で修飾し同様の実験を試みた微粒子の種類により感度 ( ガス種の吸着の有無による抵抗値変化の割合 ) が変化することが分かったこれは検出分子の吸着により抵抗値が変化する部分が主にウォールのエッジ部分であることを示唆しているこのことは CNW 膜における伝導機構のモデルとしてグラフェンエッジ端部の電子構造すなわちバンド構造状態密度が強く影響し種々の分子の吸着に伴う電子構造の変化が発現していると考えられる上記の実験に一部参加あるいは実験の状況を見学しまたデータについて議論するために堀教授近藤准教授関根特任教授および趙亨峻博士研究員博士課程学生が Jožef Stefan Institute を訪問しワークショップにも参加して議論を深めたまた Jožef Stefan Institute から Uros Cvelbar 教授 Martina Modic 博士研究員博士課程学生の Andrea Jurov が名大に 1 週間程滞在し名大の教員学生とともにプラズマ計測実験 CNW の合成実 - 3 -

4 験表面分析を行いさらに CNW により分子認識ができる機構についても議論した本研究期間中にプラズマ誘起自己組織化プロセスによる 3 次元ナノ構造物形成で世界をリードする Josef Stefan Institute の Miran Mozetič 教授と Uros Cvelbar 教授がそれぞれ来日し講義を行ったこれにより CNW 以外の構造物のプラズマを用いた作製方法とその機能評価応用についての詳細な知見を名大側が得ることができたさらにスロベニアにて開催した 2 回のワークショップさらに Czech 共和国 Zlin 市の Center of Polymer Systems, Tomas Bata University において 1 回ワークショップを開催し名大から関根誠特任教授近藤博基准教授堀勝教授趙亨峻博士研究員および博士課程学生数名大が参加し名大プラズマナノ工学研究センターにおける成果を報告しスロベニアのプラズマセンター (Plasma Laboratory of the Jozef Stefan Institute) Tomas Bata University のみでなくヨーロッパ各国のプラズマ研究機関に研究内容を認知させることができたさらにこれらによりチェコスペインイタリアポルトガルユーゴスラビアからの研究者との新たなネットワーク構築ができたまた実際に研究実験を相手国側のスタッフ学生とともに遂行することによって名大のスタッフ学生およびスロベニアの学生など若手研究者の異文化に対する興味と理解が深まった - 4 -

5 7. 派遣受入実績 (1) 各研究期間中に相手国または相手国以外の国を訪問した日本側参加者氏名派遣期間主たる訪問先 ( 相手国以外の国における訪問先には下線を引き国名を明記してください委託費から支出した出張のみ記載してくださいただし日本国内出張は除きます ) 1 2 氏名所属職名関根誠名古屋大学特任教授近藤博基名古屋大学准教授今井駿名古屋大学博士後期課程 1 年堀勝名古屋大学教授小計 4 名 ( 延べ人数 ) 堀勝名古屋大学教授期間 ( 現地到着日 ~ 現地出発日 ) 2015 年 9 月 27 日 ~9 月 30 日 2015 年 9 月 27 日 ~9 月 30 日 2015 年 9 月 27 日 ~9 月 30 日 2016 年 2 月 28 日 ~3 月 3 日 2017 年 3 月 11 日 ~3 月 16 日主たる訪問先 ( 機関名国名 ) Jozef Stefan Institute,Slovenia Jozef Stefan Institute,Slovenia Jozef Stefan Institute,Slovenia Hotel Natura Slovenia (ICAPT-5 会場 ) スロベニア Hotel Natura:Rogla 1,3214 Zrese,Slovenia 81st IUVSTA Workshhop on Response of Biological Materials to Plasma Treated Medium 関根誠名古屋大学特任教授 2017 年 3 月 11 日 ~3 月 16 日同上小計 2 名 ( 延べ人数 ) 3 小計名 ( 延べ人数 ) 合計 6 名 ( 延べ人数 ) - 5 -

6 (2) 各研究期間中に受け入れた相手国参加者氏名来日期間主たる訪問先 ( 振興会から滞在費等の支給 1 を受けた研究者に * 印をつけてください ) 氏名所属職名 Miran Mozetic Jozef Stefan Institute 教授, 部局長期間 ( 来日日 ~ 離日日 ) 主たる訪問先 ( 機関名 ) 2016 年 3 月 6 日 ~3 月 12 日名古屋大学小計 1 名 ( 延べ人数 ) 2 Uros Cvelbar Jozef 2017 年 1 月 25 日 ~2 月 1 日名古屋大学年 Stefan Institute 教授度 Martina Modic Jozef 2017 年 1 月 25 日 ~2 月 3 日名古屋大学目 Stefan Institute 博士研究員 Andrea Jurov Jozef 2017 年 1 月 25 日 ~2 月 3 日名古屋大学 Stefan Institute 博士課程院生小計 3 名 ( 延べ人数 ) 3 年度目小計名 ( 延べ人数 ) 合計 4 名 ( 延べ人数 ) - 6 -

原田潤田村陸東佑真井上翼大阪市立大学修士課程 2 年で卒業 ( ) 東京大学修士課程 2 年 ( ) 大阪市立大学修士課程 2 年 ( ) 大阪市立大学修士課程 2 年 (2016.9

原田潤田村陸東佑真井上翼大阪市立大学修士課程 2 年で卒業 ( ) 東京大学修士課程 2 年 ( ) 大阪市立大学修士課程 2 年 ( ) 大阪市立大学修士課程 2 年 (2016.9 ( 様式 4) 二国間交流事業共同研究報告書平成 29 年 7 月 25 日独立行政法人日本学術振興会理事長殿共同研究代表者所属部局横浜国立大学大学院工学研究院 ( ふりがな ) みなみのあきひろ職氏名准教授南野彰宏 1. 事業名相手国 ( フランス ) との共同研究振興会対応機関 ( OP ) 2. 研究課題名 T2K 長基線ニュートリノ振動実験におけるレプトン CP 対称性の破れの探索