新材料:日本の研究者がナノセルロース紙半導(dǎo)體を開発

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日本の研究者はナノセルロース紙半導(dǎo)體を開発し、3 D構(gòu)造のナノ-ミクロン-マクロスパンスケール設(shè)計(jì)性および電気性能の広範(fàn)な調(diào)整性を示した。研究結(jié)果は先日、米國化學(xué)學(xué)會(huì)の中核ジャーナル「ACSナノ」に発表された。

3 Dネットワーク構(gòu)造を有する半導(dǎo)體ナノ材料は高表面積と大量の空隙を有し,吸著,分離,センシングに関する応用に非常に適している。しかしながら、電気的特性を同時(shí)に制御し、有用なミクロおよびマクロ構(gòu)造を作成し、優(yōu)れた機(jī)能と最終用途の多機(jī)能性を?qū)g現(xiàn)することは、依然として挑戦的である。

セルロースは木材由來の天然で入手しやすい材料である。セルロースナノファイバー(ナノセルロース)は、標(biāo)準(zhǔn)A 4用紙サイズに類似したフレキシブルなナノセルロース紙(ナノペーパー)シートを製造することができる。ナノペーパーは導(dǎo)電性ではないが,加熱は導(dǎo)電特性を?qū)毪扦搿￥筏?この熱受容はナノ構(gòu)造を破壊する可能性もある。

大阪大學(xué)の研究者は東京大學(xué)、九州大學(xué)、岡山大學(xué)と協(xié)力し、ナノペーパーを加熱し、ナノスケールからマクロスケールまでの紙構(gòu)造を破壊しない処理技術(shù)を設(shè)計(jì)した。

「ナノペーパー半導(dǎo)體の重要な特性の1つは、特定のアプリケーションの設(shè)計(jì)を展開できるため、調(diào)整性である。」研究著者の古賀博隆副教授は、ヨウ素処理がナノペーパーのナノ構(gòu)造を保護(hù)するのに非常に有効だと説明した。これを空間制御の乾燥と組み合わせることは、熱分解処理が設(shè)計(jì)された構(gòu)造を著しく変化させず、選択された溫度を用いて電気的性質(zhì)を制御できることを意味する。

研究者は折り紙と切り紙技術(shù)を用いてナノ紙のマクロレベルでの柔軟性を提供した。彼らは鳥や箱を折り畳み、リンゴや雪などの形を打ち抜き、レーザーカットでより複雑な構(gòu)造を生み出した。これは,新しいプロセスが達(dá)成できる可能性のある詳細(xì)レベルと,熱処理が損傷をもたらさないことを?qū)g証した。

応用に成功した例は、ナノペーパー半導(dǎo)體センサを著用可能な裝置に組み合わせて、マスクを通して呼び出される水分と皮膚上の水分を検出することである。ナノペーパー半導(dǎo)體はグルコースバイオ燃料電池の電極としても用いられ,発生したエネルギーは小さな電球を點(diǎn)燈させた。

古賀博隆氏によると、ナノ材料を?qū)g際の設(shè)備に変換する新しい研究が示した構(gòu)造維持と調(diào)整性は非常に鼓舞的で、新しい方法は植物材料から完全に作られた持続可能な電子製品の次の発展に基礎(chǔ)を築いたという。