北海道大学 研究シーズ集

Nanotechnology / Materials

ナノ粒子極限シングルアトム分散体の新規材料開発

触媒・薄膜・デバイス・バイオなどへの応用

ナノ粒子の極限サイズである単原子の分散体を作製する方法、単原子分散体の物理的・化学的性質の解明、および触媒・薄膜・デバイス・バイオなどへの応用展開に関する研究。

研究の内容

微小サイズのナノ粒子はバルク状の物質と異なる性質を示し、学術的な基礎研究および実用的な技術開発が活発に行われている。ナノ粒子の極限は単原子であり、単原子の分散体は触媒・薄膜・デバイス・バイオなどへの広範な応用が期待される。しかし、粒子サイズが小さくなると粒子同士は凝集しやすくなり、実用化へスムーズに接続できる単原子分散体を作製する方法は確立されておらず、学術的、技術的な大きな課題として残されている。これを解決する新たな手法である『単原子スパッタリング』を考案し、基礎と応用への展開を進めている。 この方法は貴金属、レアメタルを含む常温固体80種類以上の元素に対して単原子分散体を作製できる可能性がある。

  • ナノ粒子極限の単原子

  • 単原子分散体(白金)の例

社会実装への可能性

  • ・触媒(CO2削減、電池、水素生成など)
  • ・薄膜、デバイス、センサー、バイオ
  • ・グラフェンなどの炭素系素材への展開
  • ・異種原子融合技術、粉末・ペースト化

産業界や自治体等へのアピールポイント

本研究は、広範な応用への展開が可能であると考えている。素材としての応用からシステムへの組込みなど、異なるステージで、実用的な産業利用を目指し研究開発を行う企業で積極的に活用して頂くことを期待する。

関連情報

本研究に関連する知的財産

PCT/JP2017/002670「支持体上に原子が分散した構造体、支持体上に原子が分散した構造体を製造する方法およびスパッタ装置」
(日本:特許第6957022号) 
2018/4/3公開