• 超臨界水を反応場とする有機修飾ナノ粒子の合成技術を利用することで、サイズ、結晶面が制御された、様々な金属酸化物ナノ粒子の合成に成功している。低温域での酸素貯蔵/放出能力が非常に高く、有意な速度で酸化的炭化水素の改質反応が進行する。

バイオマス廃棄物・重質油やメタンの低温改質反応。将来的には廃棄物・プラスチックのCO2フリー完全リサイクルをはじめとした低炭素社会構築につながる技術として期待される。

• 当研究室では、超臨界水を反応場とする流通型反応プロセスの開発を行っている。高温高圧反応場では、水の物性が大きく変化し、水と油とガスが均一相を形成する。この状態では、水分子そのものが酸や塩基触媒として機能し、高速に反応が生じる。このような新規な反応場の利用には、プロセス開発をすすめながら反応場の相平衡、流動、反応速度論の理解に基づく、プロセスの設計基盤の確立が必要である。

超臨界水中でのナノ粒子連続合成プロセス、超臨界水・亜臨界水中でのバイオマスの前処理・可溶化プロセス、超臨界水中での重質油の改質プロセスの開発を行っている。

• 半導体デバイスからなる電子製品は、半導体自体はもとより、半導体に接続する金属配線があって製品として動作する。金属配線に求められる課題は、半導体材料との良好な電気的コンタクト、相互拡散の防止、良好な密着性、および配線材料の低電気抵抗、耐腐食性、プロセス耐性などがある。本研究室では、種々のデバイスのニーズにあった配線材料の開発ならびにコストパフォーマンスを追求したプロセス技術を開発することによって、高性能かつ高信頼性の先端デバイス開発に貢献している。

Si半導体多層配線において拡散バリア層を自己形成するCu合金配線、IGZO 酸化物半導体に対して熱反応によるキャリアドーピングを行えるCu 合金配線、SiC パワー半導体に対して優れた熱・機械的信頼性と良好なコンタクト特性を示すNb 合金配線、タッチパネル用途などのITO透明導電膜に対するCu 合金配線、太陽電池におけるCu ペースト配線、などがある。

湿式エッチングでサブマイクロ線幅の金属配線付き基板を作製する方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T11-050.pdf

従来のフォトレジストマスクをウエットエッチングに用いた場合、金属配線幅は約10μmが下限でした。エッチング耐性に優れたレジストの熱ナノインプリント成形で、線幅0.1μmの金属配線の作製に成功しました。

• 金・銀・銅・クロムなどのウエットエッチング加工が可能です
• 金属と有機レジストを化学結合を介してつなぐ分子接着剤を用いています
• サイドエッチングによる狭線化が可能なため、マイクロサイズの金属線幅をサブミクロンサイズまで縮小することが可能です

透明導電パネル・磁気シールドフィルム・帯電防止シートなどへの利用が考えられます。ウエットエッチング方式での加工なので、ロールtoロール製法にも対応が期待できます。

高熱電効率なMg2Sn系熱電材料
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-641.pdf

開発したMg2Sn単結晶は、多結晶よりも電気伝導率が高いだけでなく熱伝導率が低い点で優れている。

• 開発したMg2Sn単結晶において熱電性能を飛躍的に向上し、従来報告されていた多結晶の性能を超えた。

未利用排熱を用いて発電することにより、省エネルギー化と地球温暖化ガスの排出抑制につながる。

• Langmuir-Blodgett 法や浸漬法などボトムアップ的手法を基盤技術として利用し、様々なナノ材料の分子構造が示す表面・界面での相互作用を考慮することで、合目的的にナノ構造制御された光電子機能性高分子ハイブリッドナノ材料の開発を行っている。

0.4 nmで膜厚制御可能なSiO2超薄膜、発光型溶存酸素センサー、強誘電性高分子エレクトロニクスデバイスなど。

• 超臨界水を反応場とする有機修飾ナノ粒子の合成技術を発明した。超臨界反応場では有機分子と金属塩水溶液が均一状態で反応し、水分子が酸／塩基触媒として働き、有機修飾金属塩ナノ粒子を合成できる。このハイブリッドナノ粒子は有機分子を表面に有するため、溶剤に高濃度分散させてナノフルイッド、ナノインクとしたり、高分子とハイブリッド化させて有機・無機材料の機能を併せ持つ材料を創成することができる。

窒化ホウ素の有機修飾ナノ粒子はポリマーに分散させて、高熱伝導材料として使用できる。また酸化チタン、酸化ジルコニウムの有機修飾ナノ粒子は、ポリマーなどに高濃度分散させることにより高屈折率レンズ製造に応用できる。また、高活性ナノ触媒としての利用も期待される。現在、本技術に基づいて、超臨界ナノ材料技術開発コンソーシアム（参加企業およそ80 社）が設立されており、産業への応用や国家プロジェクトの提案などを積極的に推進している。

• 半導体、光触媒、誘電・圧電材料、磁性材料、塗料、化粧品、触媒などの機能性材料に利用するための、ナノ粒子や微粒子を液相で合成する。ナノ粒子や微粒子のサイズ、形態、構造、組成等をきわめて精密に制御し、それらの性質が均一な単分散粒子を調製する。企業が必要とする材料を提供するために、いわゆるテーラーメイドな粒子合成手法を開発している。

透明導電膜用インジウム-スズ酸化物（ITO）ナノ粒子、非鉛圧電アクチエーター用ビスマス系あるいはニオブ系ナノ粒子、誘電材料用チタン酸系ペロブスカイトナノ粒子、次世代光触媒用チタン系酸化物ナノ粒子、など多くの粒子を提供してきた。新規に開発した安価で比較的容易な液相大量合成法（ゲル- ゾル法等）により、粒子製造コストも抑えることができる。

• 液晶等高分子化合物と、金属、セラミックス等のナノ粒子のハイブリッド材料を、原子、分子レベルで構造、組成、表面特性を制御して、創製する。特に前者が有する高い加工性、適応性を、後者の特徴的な性質をカバーするような、相反機能（トレードオフ）を解消するようなナノハイブリッド材料を合成し、その応用の研究を実施している。この原子レベルでのハイブリッド化を可能にした手法によれば、無機ナノ粒子に温度応答による流動性という新たな性質を付加することに成功している。この手法を産業界で活用した企業や団体との共同研究を希望する。

• 高分子材料とナノ粒子とのハイブリッド材料は、2つの異なる材料の機能を合わせ持つ今までにない材料として期待され、多くの研究開発が進められている。しかし、材料間の親和性が低く、多くの場合ハイブリッド化により、両方の機能が低下することが多く、相反機能を同時に達成することは不可能とされてきた。
• 当研究室では、高分子とナノ材料間の界面制御を最適に行う新たな超臨界技術により、相反する機能を合わせ持つ新たなハイブリッド材料の創製に成功した。

材料の例として
・ 透明、フレキシブル、高屈折率、易加工性
・ 高熱伝導度、フレキシブル、密着性、絶縁性、易加工性等
といったハイブリッド材料創製に向けた研究開発を行っている。