【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.28】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23HK0054
利用課題名 / Title
電気化学反応を加速する構造電極の作成
利用した実施機関 / Support Institute
北海道大学 / Hokkaido Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
ALD,スパッタリング/ Sputtering,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,電子線リソグラフィ/ EB lithography,電極材料/ Electrode material,エネルギー貯蔵/ Energy storage,量子効果/ Quantum effect,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
福島 知宏
所属名 / Affiliation
北海道大学 大学院 理学研究院化学部門
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
松尾保孝,石旭,佐々木仁,遠堂敬史,大西広,小島俊哉,細井浩貴,中村圭佑,浮田桂子,山﨑郁乃
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
HK-604：レーザー描画装置
HK-603：超高速スキャン電子線描画装置(130kV)
HK-609：ヘリコンスパッタリング装置
HK-611：多元スパッタ装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
電気化学反応においては電極ー電解質界面における界面の構造設計が必要不可欠である。我々は物質合成に加えて、構造電極作成による特異な電子共鳴効果などを利用した電気化学反応制御にむけた設計指針に着目している。この構造設計においてはナノスケールあるいはマイクロスケールにおいての精緻な構造作成を必要とする。本研究においては構造作成を目的としてARIMにおける共通機器利用により電極構造を作成した。
実験 / Experimental
電子線リソグラフィを利用してレジストをスピンコートした薄膜上に描画を行い、リフトオフ処理後金属を蒸着することによって、金属ナノ構造を作成した。またレジストをスピンコート後レーザーリソグラフィを利用することによってパターンを作成し、ドライエッチングを行うことによりガラスのマイクロ加工を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
走査型電子顕微鏡によって、構造の作製精度の確認を行った。100 マイクロメートル程度の領域において、100 ナノメートル程度のディスク径を有する金属ナノ構造を作成することに成功した。またこの構造は大面積において作成されており、光学顕微鏡からもプラズモン共鳴に由来する共鳴波長の変調が確認されたことからも、金属ナノ構造の作製が示唆された。またガラスをドライエッチングすることによって作成された構造に関しても走査型電子顕微鏡像から構造作製が確認され、レーザー回折からもその構造が確認された。以上の検討から構造電極の作成に成功した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Tomohiro Fukushima, Unlimiting ionic conduction: manipulating hydration dynamics through vibrational strong coupling of water, Chemical Science, 14, 11441-11446(2023).
DOI: 10.1039/D3SC03364C
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Tomohiro Fukushima, Unveiling the Hidden Energy Profiles of the Oxygen Evolution Reaction via Machine Learning Analyses, The Journal of Physical Chemistry Letters, 14, 6808-6813(2023).
DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c01596
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Takahiro Hayashi, Understanding Spatial Distributions of Dye Molecules Coupled to the Surface Lattice Resonance Mode through Electrochemical Reaction Control, The Journal of Physical Chemistry Letters, 14, 2268-2276(2023).
DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c03442
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Nobuaki Oyamada, Beyond single-molecule chemistry for electrified interfaces using molecule polaritons, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 97, (2024).
DOI: 10.1093/bulcsj/uoae007
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Hiro Minamimoto, Toward room-temperature optical manipulation of small molecules, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 55, 100582(2023).
DOI: 10.1016/j.jphotochemrev.2023.100582
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件