JP2010156005A - Method of manufacturing metal nano structural body array and method of manufacturing composite material - Google Patents

Method of manufacturing metal nano structural body array and method of manufacturing composite material Download PDF

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秀樹 益田
Toshiaki Kondo
敏彰 近藤
Takashi Yagishita
崇 柳下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a metal nano structural body array made of a material which is difficult to manufacture in the conventional technique, in a large area without passing through complicated processes. <P>SOLUTION: The method of manufacturing metal nano structural body array comprises processes of: pressing a mold having a fine opening array against the surface of metal; and, thereafter, removing the mold from the surface of metal to form a metal nano structural body on the surface of metal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属ナノワイヤーや金属ナノ突起などの金属ナノ構造体が金属表面に配列するように形成された金属ナノ構造体アレーの製造方法、およびAlとポーラスアルミナとで構成される複合材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a metal nanostructure array in which metal nanostructures such as metal nanowires and metal nanoprojections are arranged on a metal surface, and a composite material composed of Al and porous alumina. It relates to a manufacturing method.

サブミクロンからナノメートルスケールの微細な直径と、サブミリからマイクロメートルスケールの長さを有するナノワイヤーは、触媒、センサー、電子・光学デバイス等への適用が期待されている。代表的な金属ナノワイヤーアレーの製造方法には、めっき法、CVD(Chemical vapor deposition)法、レーザーアブレーション法などが挙げられる。めっき技術を用いた場合、陽極酸化ポーラスアルミナの有する細孔の規則配列をテンプレートとして細孔中に金属を充填し、その後、適切な方法でアルミナを除去すると、金属ナノワイヤーが得られる。またCVD技術を用いて、シリコン基板等の表面の金ナノ微粒子等を核として金属ナノワイヤーおよび金属酸化物ナノワイヤーを形成可能である。レーザーアブレーション法では、レーザーをバルク材等に照射することで、金属ナノワイヤーおよび金属酸化物ナノワイヤーが形成可能である。   Nanowires having submicron to nanometer scale fine diameters and submillimeter to micrometer scale lengths are expected to be applied to catalysts, sensors, electronic / optical devices, and the like. Typical methods for producing metal nanowire arrays include plating, CVD (Chemical vapor deposition), laser ablation, and the like. When the plating technique is used, a metal nanowire is obtained by filling the pores with a metal using the regular arrangement of pores of the anodized porous alumina as a template and then removing the alumina by an appropriate method. In addition, metal nanowires and metal oxide nanowires can be formed using the gold nanoparticle on the surface of a silicon substrate or the like as a nucleus using CVD technology. In the laser ablation method, metal nanowires and metal oxide nanowires can be formed by irradiating a bulk material or the like with a laser.

また、特許文献1には、陽極酸化表面層等によって形成された型押し面を有し、金、銀、プラチナ、鉛、イリジウム、亜鉛等の金属の型押しに適用される型押し具が記載されているが、金属ナノワイヤーアレー等の金属ナノ構造体の具体的な形成方法について詳細な記載はない。
特表2003−531962号公報
Patent Document 1 describes a stamping tool that has a stamping surface formed by an anodized surface layer or the like and is applied to stamping a metal such as gold, silver, platinum, lead, iridium, and zinc. However, there is no detailed description of a specific method for forming a metal nanostructure such as a metal nanowire array.
Special Table 2003-531962

従来、金属ナノ構造体アレーを形成可能な材料の種類は、それぞれの製造方法に応じて限定されるため、材料によっては金属ナノ構造体アレーの製造が困難であるといった問題点があった。このため、Alナノワイヤーアレー等の金属ナノ構造体アレーを簡便に得る方法は確立されていない。   Conventionally, since the types of materials that can form a metal nanostructure array are limited depending on the respective manufacturing methods, there is a problem that it is difficult to manufacture the metal nanostructure array depending on the material. For this reason, a method for easily obtaining a metal nanostructure array such as an Al nanowire array has not been established.

このような現状に鑑み、本発明の課題は、従来、製造が困難であった金属ナノ構造体アレーを、煩雑な工程を経ることなく大面積で製造する方法を提供することにある。   In view of such a current situation, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal nanostructure array, which has been difficult to manufacture, in a large area without going through complicated steps.

また、本発明の他の課題は、上記金属ナノワイヤーを用いて製造される複合材料の製造方法を提供することにある。   Moreover, the other subject of this invention is providing the manufacturing method of the composite material manufactured using the said metal nanowire.

上記課題を解決するために、本発明に係る金属ナノ構造体アレーの製造方法は、微細開口配列を有するモールドを金属表面に型押しした後に、前記モールドを前記金属表面から除去することにより、前記金属表面に金属ナノ構造体を形成することを特徴とする方法からなる。例えば、サブマイクロからナノメートルスケールの直径を有する細孔が配列された陽極酸化ポーラスアルミナメンブレンを、任意の金属表面に設置しプレスすることで、細孔中で金属をナノワイヤー状に成型し、しかる後にメンブレンを除去することで、煩雑な工程を経ることなく簡便に、所望の金属からなるナノ構造体アレーを製造することが可能となる。上記ナノ構造体アレーは、直径1μm以下のナノ構造体が規則配列されたアレー構造を形成しており、ナノ構造体は、直径15〜500nmのワイヤー状または突起状の構造を形成していることが好ましい。   In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a metal nanostructure array according to the present invention includes a step of embossing a mold having a fine aperture array on a metal surface, and then removing the mold from the metal surface. The method comprises forming a metal nanostructure on a metal surface. For example, by placing and pressing an anodized porous alumina membrane in which pores having a diameter of sub-micron to nanometer scale are arranged on an arbitrary metal surface, the metal is molded into nanowires in the pores, Thereafter, by removing the membrane, a nanostructure array made of a desired metal can be easily produced without going through complicated steps. The nanostructure array has an array structure in which nanostructures having a diameter of 1 μm or less are regularly arranged, and the nanostructure has a wire-like or protruding structure having a diameter of 15 to 500 nm. Is preferred.

また、本発明に係る金属ナノ構造体アレーの製造方法において、前記金属ナノ構造体が金属ナノワイヤーまたは金属ナノ突起からなり、前記モールドを、前記金属ナノ構造体を形成するナノ構造体素材の融点未満の温度条件下で、かつ、0.2t/cm〜190t/cmの圧力条件下で、前記金属表面に型押しすることにより、前記金属ナノ構造体のアスペクト比を制御することが可能となる。このように、ナノ構造体素材の種類に応じてモールドを金属表面に型押しする際の圧力等を変化させることによって、ナノ構造体素材の融点未満の温度において、金属ナノ構造体の長さを直径で割ったアスペクト比(アスペクト比=長さ[nm]/直径[nm])を制御することが可能となる。ちなみに、代表的なナノ構造体素材について融点の数値例を挙げると、Alでは660℃、Biでは271℃、Znでは420℃であるので、ナノ構造体素材の種類に応じて、これらの温度以下で加圧することにより、金属ナノ構造体のアスペクト比を制御することができる。さらに、本発明の製造方法を利用して製造される機能性材料の用途に応じて、金属ナノ構造体を所望の形状に設計することが可能となる。また、型押しの際のプレス圧力を適切に制御することで、金属ナノ構造体アレーをインプリントプロセスにより形成することが可能となる。 Further, in the method for producing a metal nanostructure array according to the present invention, the metal nanostructure is composed of metal nanowires or metal nanoprojections, and the mold is a melting point of a nanostructure material forming the metal nanostructure. at a temperature of less than, and, under pressure conditions of 0.2t / cm 2 ~190t / cm 2 , by embossing the metal surface, it is possible to control the aspect ratio of the metal nanostructure It becomes. In this way, the length of the metal nanostructure can be reduced at a temperature below the melting point of the nanostructure material by changing the pressure when the mold is pressed onto the metal surface according to the type of the nanostructure material. It becomes possible to control the aspect ratio divided by the diameter (aspect ratio = length [nm] / diameter [nm]). By the way, the numerical values of melting points of typical nanostructure materials are 660 ° C. for Al, 271 ° C. for Bi, and 420 ° C. for Zn. By pressurizing with, the aspect ratio of the metal nanostructure can be controlled. Furthermore, it becomes possible to design a metal nanostructure into a desired shape according to the use of the functional material manufactured using the manufacturing method of the present invention. Moreover, it becomes possible to form a metal nanostructure array by an imprint process by appropriately controlling the pressing pressure at the time of embossing.

本発明の金属ナノ構造体アレーの製造方法において、前記微細開口配列を有するモールドは、モールド素材を陽極酸化処理することによって形成されることが好ましい。例えば、サブマイクロからナノメートルスケールの直径を有する細孔が配列された陽極酸化ポーラスアルミナメンブレンを、任意の金属表面に設置しプレスすることで、細孔中で金属をナノ構造体状に成型し、しかる後にメンブレンを除去することで、煩雑な工程を経ることなく簡便に、所望の金属からなるナノ構造体アレーを高精度で製造することが可能となる。   In the metal nanostructure array manufacturing method of the present invention, the mold having the fine aperture array is preferably formed by anodizing a mold material. For example, anodized porous alumina membrane with pores with sub-micro to nanometer-scale diameters is placed on any metal surface and pressed to mold the metal into nanostructures in the pores. Then, by removing the membrane after that, a nanostructure array made of a desired metal can be easily manufactured with high accuracy without going through complicated steps.

また、前記微細開口配列を有するモールドは、陽極酸化処理されたポーラスアルミナメンブレンのレプリカとして形成することもできる。   In addition, the mold having the fine aperture arrangement can be formed as a replica of the anodized porous alumina membrane.

上記のような微細開口配列形成方法は、非特許文献としてのScience, 268(1995) 1466-1468や、特許文献としての特開2006−68827に詳しく記載されている。例えば、上記非特許文献に記載される微細開口配列形成方法を利用した微細開口配列を有するモールド形成方法の一例として、めっき処理を用いて、陽極酸化されたポーラスアルミナメンブレンのレプリカとしてのモールドを形成することができる。例えば、陽極酸化処理されたポーラスアルミナメンブレンの片面に金属薄膜をコートして、細孔中に金属、金属酸化物、ポリマーなどのピラーアレー構造体素材(第1の物質)を充填した後、ポーラスアルミナメンブレンを溶解除去することでピラーアレー構造体を形成させる。その後、該ピラーアレー構造体の空隙を埋めるように、上記金属薄膜を導通層とした電気めっきを行うことによって、金属製のモールドを作製することができる。   The fine aperture array forming method as described above is described in detail in Science, 268 (1995) 1466-1468 as a non-patent document and JP-A 2006-68827 as a patent document. For example, as an example of a mold forming method having a fine aperture array using the fine aperture array forming method described in the above non-patent document, a mold as a replica of an anodized porous alumina membrane is formed using a plating process. can do. For example, after coating a metal thin film on one side of an anodized porous alumina membrane and filling the pores with a pillar array structure material (first substance) such as metal, metal oxide, polymer, etc., porous alumina A pillar array structure is formed by dissolving and removing the membrane. Thereafter, a metal mold can be produced by performing electroplating using the metal thin film as a conductive layer so as to fill the voids of the pillar array structure.

また、上記特許文献に記載される微細開口配列形成方法を利用した微細開口配列を有するモールド形成方法の他の例として、陽極酸化ポーラスアルミナメンブレンの細孔内およびアルミナ基材の周りを金属、金属酸化物、ポリマーなどのピラーアレー構造体素材(第1の物質)で充填および被覆した後、アルミナ部分のみ選択的に溶解除去することにより形成されたピラーアレー構造体をモールド形成用の鋳型として用い、微細開口配列を有するモールドを形成することができる。上記ピラーアレー構造体は、各ピラーが上層と下層の2層で支持された構造体であることから、アルミナ部分を溶解除去した後でも各ピラーの直立構造を保持することが可能である。そのため、膜面に対して直交した細孔が規則配列した微細開口配列を有するモールドを作製する際の鋳型として適している。上記ピラーアレー構造体の空隙にモールド素材(第2の物質)の充填を行い、その後、ピラーアレー構造体素材(第1の物質)で構成されているピラー構造体部分を除去することで、細孔配列規則性に優れた微細開口配列を有するモールドが作製できる。モールド素材(第2の物質)としては、例えば、金属、金属塩、無機酸化物、モノマー、ポリマーのいずれかを用いることができ、とくに、フッ素系樹脂(例えば、”テフロン”(登録商標))を用いることができる。   In addition, as another example of a mold forming method having a fine opening arrangement using the fine opening arrangement forming method described in the above-mentioned patent document, a metal, metal around the pores of the anodized porous alumina membrane and around the alumina substrate After filling and covering with pillar array structure material (first substance) such as oxide, polymer, etc., the pillar array structure formed by selectively dissolving and removing only the alumina part is used as a mold forming mold. A mold having an array of openings can be formed. Since the pillar array structure is a structure in which each pillar is supported by two layers, an upper layer and a lower layer, it is possible to maintain the upright structure of each pillar even after the alumina portion is dissolved and removed. Therefore, it is suitable as a mold for producing a mold having a fine aperture arrangement in which pores orthogonal to the film surface are regularly arranged. By filling the voids of the pillar array structure with a mold material (second substance), and then removing the pillar structure part composed of the pillar array structure material (first substance), the pore arrangement A mold having a fine aperture array with excellent regularity can be produced. As the mold material (second substance), for example, any of metal, metal salt, inorganic oxide, monomer, and polymer can be used, and in particular, fluorine resin (for example, “Teflon” (registered trademark)). Can be used.

本発明の金属ナノ構造体アレーの製造方法において、前記金属表面が少なくともAl、Au、Pt、Pd、Ag、Cu、Zn、SnもしくはBiのいずれか、またはそれらの合金からなる場合には、前記モールドをウエットエッチングにより前記金属表面から溶解除去することが可能である。このように、モールドを溶解除去することにより、アスペクト比100またはそれ以上の非常に高いアスペクト比を有する金属ナノ構造体を簡便に形成することが可能となる。とくに、前記金属ナノ構造体がアスペクト比として3.5以上、あるいは長さとして1μm以上の金属ナノワイヤーからなる場合には、このようにモールドを溶解除去する方法を用いることが好ましい。金属をナノワイヤー状に成型するためのポーラスアルミナメンブレンとしては、形成目標とするナノワイヤーの長さよりも膜厚が厚いポーラスアルミナメンブレンを使用できる。また、硬度の低い金属表面を用いれば、金属ナノワイヤー部分長さの長い金属ナノワイヤーアレーを形成し易くなる。   In the method for producing a metal nanostructure array of the present invention, when the metal surface is composed of at least one of Al, Au, Pt, Pd, Ag, Cu, Zn, Sn, Bi, or an alloy thereof, It is possible to dissolve and remove the mold from the metal surface by wet etching. Thus, by dissolving and removing the mold, it is possible to easily form a metal nanostructure having an extremely high aspect ratio of 100 or more. In particular, when the metal nanostructure is composed of metal nanowires having an aspect ratio of 3.5 or more, or a length of 1 μm or more, it is preferable to use a method of dissolving and removing the mold in this way. As a porous alumina membrane for forming a metal into a nanowire shape, a porous alumina membrane having a film thickness larger than the length of the nanowire to be formed can be used. Moreover, if a metal surface with low hardness is used, it becomes easy to form a metal nanowire array having a long metal nanowire part length.

また、本発明の金属ナノ構造体アレーの製造方法において、前記金属表面が、Al、Au、Ti、Pt、Pd、Ag、Cu、Zn、Sn、Bi、Li、NaもしくはTaのいずれか、またはそれらの合金からなる場合には、前記モールドを物理的に前記金属表面から剥離除去することが可能である。このように、モールドを物理的、機械的に金属表面から剥離除去することにより、酸やアルカリ等に溶解しやすい金属表面にも金属ナノ構造体を形成することが可能となる。とくに、前記金属ナノ構造体が、アスペクト比として1.0以下、あるいは長さとして300nm以下の金属ナノ突起からなる場合には、このようにモールドを物理的に剥離する方法を用いることが好ましい。   In the method for producing a metal nanostructure array of the present invention, the metal surface is any one of Al, Au, Ti, Pt, Pd, Ag, Cu, Zn, Sn, Bi, Li, Na, or Ta, or When made of these alloys, the mold can be physically peeled off from the metal surface. As described above, by physically and mechanically peeling and removing the mold from the metal surface, it is possible to form a metal nanostructure on the metal surface that is easily dissolved in acid, alkali, or the like. In particular, when the metal nanostructure is composed of metal nanoprojections having an aspect ratio of 1.0 or less or a length of 300 nm or less, it is preferable to use a method of physically peeling the mold in this way.

本発明の金属ナノ構造体アレーの製造方法において、前記モールドには予め離型処理が施されていることが好ましい。とくに、モールドが物理的に剥離除去される場合には、離型処理によってモールドが剥離除去されやすくなるので、モールドを複数回使用することが容易となる。   In the method for producing a metal nanostructure array according to the present invention, it is preferable that a release treatment is performed on the mold in advance. In particular, when the mold is physically peeled and removed, the mold is easily peeled and removed by the mold release process, so that the mold can be used more than once.

また、本発明の他の課題を解決するために、本発明に係る複合材料の製造方法は、請求項1〜8に記載の方法によって形成された金属ナノ構造体としてのAlナノワイヤーに陽極酸化処理を施すことにより、Alとポーラスアルミナとで構成される複合材料を製造することを特徴とする方法からなる。本発明に係る金属ナノ構造体アレーの製造方法を用いて得られたAlナノワイヤーの表面にポーラスアルミナ層を形成させるためには、例えば、電解液として酸性溶液(例えば硫酸溶液)を用いつつ、直流電圧(例えば10〜15V)を印加することにより陽極酸化処理することができるが、このような処理条件に限定されるものではない。   Moreover, in order to solve the other subject of this invention, the manufacturing method of the composite material which concerns on this invention is anodization to Al nanowire as a metal nanostructure formed by the method of Claims 1-8. By performing the treatment, a composite material composed of Al and porous alumina is produced. In order to form a porous alumina layer on the surface of an Al nanowire obtained using the method for producing a metal nanostructure array according to the present invention, for example, while using an acidic solution (for example, a sulfuric acid solution) as an electrolytic solution, Anodizing treatment can be performed by applying a DC voltage (for example, 10 to 15 V), but it is not limited to such treatment conditions.

さらに、本発明に係る複合材料の製造方法において、陽極酸化処理の後にめっき処理を施すことが好ましい。例えば、陽極酸化処理後に塩化金酸水溶液中で交流電圧(例えば8〜12V)を印加することにより、ポーラスアルミナの細孔中に金ナノ微粒子を析出させることが可能となるが、このような処理条件に限定されるものではない。得られたAl−ポーラスアルミナ−金ナノ微粒子複合材料には、金ナノ微粒子の表面近傍に形成される局在表面プラズモン共鳴に基づく光電場増強場を利用した、ラマン信号等の光応答信号の増強効果が期待される。   Furthermore, in the method for producing a composite material according to the present invention, it is preferable to perform a plating treatment after the anodizing treatment. For example, by applying an AC voltage (for example, 8 to 12 V) in an aqueous chloroauric acid solution after anodizing, gold nanoparticles can be deposited in the pores of porous alumina. It is not limited to the conditions. The resulting Al-porous alumina-gold nanoparticle composite material has an enhanced photoresponse signal such as a Raman signal using a photoelectric field enhancement field based on localized surface plasmon resonance formed near the surface of the gold nanoparticle. Expected to be effective.

本発明に係る金属ナノ構造体アレーの製造方法によれば、サブマイクロからナノメートルスケールの直径を有する細孔が配列された陽極酸化ポーラスアルミナ膜等を、任意の金属表面に設置しプレスすることで、細孔中に充填された金属をナノワイヤーなどの金属ナノ構造体に形成することが可能となり、しかる後に陽極酸化ポーラスアルミナ膜を金属表面から除去することにより、細孔の形状を反映した形状を有する金属ナノ構造体アレーが得られる。プレス直後には、ナノ構造体はポーラスアルミナメンブレン等の細孔中に形成されているので、例えばアルミナ膜を溶解除去もしくは剥離除去するだけで、目標とする金属ナノ構造体アレーを得ることができる。とくに、めっき技術では形成困難であったAlナノワイヤーアレーやLiナノ突起アレー等が簡便に形成可能となる。したがって、煩雑な工程を経ることなく、効率よく所望の金属で構成されたナノ構造体アレーを容易に大面積で作製可能である。   According to the method for producing a metal nanostructure array according to the present invention, anodized porous alumina film or the like in which pores having a diameter of sub-micrometer to nanometer scale are arranged is placed on an arbitrary metal surface and pressed. Thus, the metal filled in the pores can be formed into metal nanostructures such as nanowires, and then the anodized porous alumina film is removed from the metal surface to reflect the shape of the pores. A metal nanostructure array having a shape is obtained. Immediately after pressing, the nanostructures are formed in the pores of a porous alumina membrane or the like. For example, the target metal nanostructure array can be obtained simply by dissolving or removing the alumina film. . In particular, an Al nanowire array, a Li nanoprojection array, or the like, which has been difficult to form by plating technology, can be easily formed. Therefore, it is possible to easily produce a nanostructure array composed of a desired metal with a large area without going through complicated steps.

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、金属ナノワイヤーアレー形成の概略プロセス(A)〜(D)を示す説明図である。モールド形成用のモールド素材としてのアルミニウム1(Al)の表面を陽極酸化することにより、Al板表面に陽極酸化ポーラスアルミナ2が形成され(図1(A))、アルミニウム1部分が除去されることにより、陽極酸化ポーラスアルミナメンブレン3が得られる(図1(B))。このようにして得られたメンブレン3をモールドとして用いる。メンブレン3を、所定の温度および圧力条件下で金属ナノワイヤー4形成用の金属5表面に型押しすることにより、メンブレン3のナノ細孔をほぼ埋める程度に金属5が導入され(図1(C))、ウエットエッチング等によってメンブレン3を溶解除去することにより、ナノワイヤー4が金属5の表面に形成された金属ナノワイヤーアレーが得られる(図1(D))。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing schematic processes (A) to (D) for forming a metal nanowire array. By anodizing the surface of aluminum 1 (Al) as a mold material for mold formation, anodized porous alumina 2 is formed on the surface of the Al plate (FIG. 1A), and the aluminum 1 portion is removed. As a result, an anodized porous alumina membrane 3 is obtained (FIG. 1B). The membrane 3 thus obtained is used as a mold. By embossing the membrane 3 on the surface of the metal 5 for forming the metal nanowire 4 under predetermined temperature and pressure conditions, the metal 5 is introduced to such an extent that the nanopores of the membrane 3 are almost filled (FIG. 1 (C )), By dissolving and removing the membrane 3 by wet etching or the like, a metal nanowire array in which the nanowires 4 are formed on the surface of the metal 5 is obtained (FIG. 1D).

図2は、図1のプロセスにより形成されたAlナノワイヤーアレーのSEM(走査型電子顕微鏡)による観察結果を示す図である。図2に示されるように、本発明に係る金属ナノ構造体アレーの製造方法を用いることにより、アスペクト比100またはそれ以上の非常に高いアスペクト比を有するAlナノワイヤー6を、Al表面に形成することが可能である。   FIG. 2 is a diagram showing an observation result by an SEM (scanning electron microscope) of the Al nanowire array formed by the process of FIG. As shown in FIG. 2, Al nanowires 6 having an extremely high aspect ratio of 100 or more are formed on the Al surface by using the method for manufacturing a metal nanostructure array according to the present invention. It is possible.

図3は、金属ナノ突起アレー形成の概略プロセス(A)〜(D)を示す説明図である。図3(A)〜(B)は図1の(A)〜(B)と同様であるが、図3(C)において、メンブレン3のナノ細孔の比較的浅い部分にのみ金属5が導入される点が図1(C)の場合と異なっている。その後、メンブレン3を物理的に剥離除去または化学的に溶解除去することにより、金属ナノ突起7が金属5の表面に形成された金属ナノ突起アレーが得られる(図3(D))。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing schematic processes (A) to (D) for forming the metal nanoprojection array. 3 (A) to 3 (B) are the same as FIGS. 1 (A) to (B), but in FIG. 3 (C), the metal 5 is introduced only into a relatively shallow portion of the nanopore of the membrane 3. This is different from the case of FIG. Thereafter, the membrane 3 is physically peeled off or chemically dissolved and removed, thereby obtaining a metal nanoprojection array in which the metal nanoprojections 7 are formed on the surface of the metal 5 (FIG. 3D).

図4は、図3のプロセスにより形成されたAlナノ突起アレーのSEMによる観察結果を示す図である。図4によれば、図2に示されるナノワイヤー6よりも低アスペクト比の、アスペクト比0.5〜5程度のAlナノ突起8が、Al表面に形成されている。   FIG. 4 is a diagram showing an observation result by SEM of the Al nanoprojection array formed by the process of FIG. According to FIG. 4, Al nanoprotrusions 8 having an aspect ratio of about 0.5 to 5 having a lower aspect ratio than the nanowire 6 shown in FIG. 2 are formed on the Al surface.

図5は、図2のナノワイヤー6の表面に陽極酸化処理を施すことにより得られた複合材料のSEMによる観察結果を示す図である。このようにして製造された複合材料には、母体としてのAlの表面に陽極酸化ポーラスアルミナ9の層が形成されているので、ポーラスアルミナ9のナノ細孔を利用した機能性材料としての用途が期待される。   FIG. 5 is a diagram showing a result of SEM observation of a composite material obtained by anodizing the surface of the nanowire 6 in FIG. Since the composite material manufactured in this way has a layer of anodized porous alumina 9 formed on the surface of Al as a base material, it can be used as a functional material using nanopores of porous alumina 9. Be expected.

図6は、図5の複合材料に金(Au)めっき処理をすることにより、図5のポーラスアルミナ9のナノ細孔中に金ナノ微粒子10が導入された複合材料のSEMによる観察結果を示す図である。   FIG. 6 shows the observation result by SEM of the composite material in which gold nano-particles 10 are introduced into the nanopores of the porous alumina 9 of FIG. 5 by performing gold (Au) plating treatment on the composite material of FIG. FIG.

図7は、図6の複合材料を用いてピリジンの表面増強ラマン信号を測定した結果を示す波数特性図(スペクトル図)である。図7によれば、図6のナノ微粒子10に吸着したピリジン由来のラマン信号が、波数1014cm−1および1040cm−1付近に検出されていることがわかる。このように、本発明に係る方法を用いて製造された複合材料に、光応答信号の増強作用を付加することにより、触媒、センサー、電子・光学デバイス等への幅広い適用が期待される。 FIG. 7 is a wavenumber characteristic diagram (spectrum diagram) showing the result of measuring the surface enhanced Raman signal of pyridine using the composite material of FIG. According to FIG. 7, it can be seen that Raman signals derived from pyridine adsorbed on the nanoparticle 10 of FIG. 6 are detected in the vicinity of wave numbers 1014 cm −1 and 1040 cm −1 . As described above, by adding an optical response signal enhancing action to the composite material manufactured by using the method according to the present invention, it is expected to be widely applied to catalysts, sensors, electronic / optical devices, and the like.

〔実施例〕
実施例1[Alナノワイヤーの形成]
純度99.99%のAl板を、過塩素酸/エタノール浴を用い電解研磨を施した後、表面にテクスチャリング処理を施し、0.1Mリン酸溶液を電解液として、浴温−3℃、強攪拌条件下、200Vの定電圧条件下にて陽極酸化を16時間行うことで、Al板表面に高規則細孔配列を有するポーラスアルミナを形成した。ポーラスアルミナのナノ細孔を、10wt%リン酸水溶液を用いたウエットエッチング処理により拡大した。陽極酸化されていないAl部分をヨウドメタノールにより溶解除去後、バリア層をウエットエッチングもしくはドライエッチングにより除去することで、ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンを得た。得られたスルーホールメンブレンをAl表面に密着させ、300℃の加熱条件下にて約190t/cmで5分間加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にAlを導入、充填した。その後、メンブレンをクロムリン酸水溶液で溶解除去して、直径約330nm、長さ約80μmのAlナノワイヤーを得た。
〔Example〕
Example 1 [Formation of Al nanowires]
An Al plate having a purity of 99.99% was subjected to electropolishing using a perchloric acid / ethanol bath, and then the surface was subjected to texturing treatment, with a 0.1M phosphoric acid solution as an electrolyte, a bath temperature of −3 ° C. Porous alumina having a highly ordered pore array was formed on the surface of the Al plate by anodizing for 16 hours under strong stirring conditions and constant voltage conditions of 200V. Porous alumina nanopores were enlarged by wet etching using a 10 wt% aqueous phosphoric acid solution. The Al portion that was not anodized was dissolved and removed with iodomethanol, and then the barrier layer was removed by wet etching or dry etching to obtain a porous alumina through-hole membrane. The obtained through-hole membrane was brought into close contact with the Al surface, and Al was introduced and filled into the nanopores of the membrane by applying pressure at about 190 t / cm 2 for 5 minutes under a heating condition of 300 ° C. Thereafter, the membrane was dissolved and removed with an aqueous chromic phosphoric acid solution to obtain Al nanowires having a diameter of about 330 nm and a length of about 80 μm.

実施例2 [ナノインプリントプロセスによるAlナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径280nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをAl表面に設置し室温(20℃)にて約2.2t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にAlを導入した。その後、メンブレンを機械的に剥離することで、ワイヤー長さの揃ったAlナノワイヤーアレー(ワイヤー長さ=約1μm:アスペクト比3.6)を得た。剥離したメンブレンを異なるAl表面へプレス後に剥離することで、Alナノワイヤーのアレー(ワイヤー長さ=約1μm:アスペクト比3.6)を得た。
Example 2 [Formation of Al nanowire array by nanoimprint process]
A through-hole membrane of anodized porous alumina having a pore size of 280 nm obtained by the same method as in Example 1 is placed on the Al surface and pressurized at about 2.2 t / cm 2 at room temperature (20 ° C.). Then, Al was introduced into the nanopores of the membrane. Thereafter, the membrane was mechanically peeled to obtain an Al nanowire array (wire length = about 1 μm: aspect ratio 3.6) having a uniform wire length. The peeled membrane was peeled off after being pressed onto a different Al surface to obtain an array of Al nanowires (wire length = about 1 μm: aspect ratio 3.6).

実施例3 [Alナノワイヤーの形状制御]
細孔周期500nm、細孔径330nmのポーラスアルミナをプレスすることで、直径が330nmのAlワイヤーを作製した。細孔周期100nm、細孔径60nmのポーラスアルミナをプレスすることで直径が50nm〜60nmのAlワイヤーを作製した。ポーラスアルミナの形状を制御することで、ナノワイヤーの直径を50nm〜330nmに制御可能であることを確認した。
Example 3 [Shape control of Al nanowires]
By pressing porous alumina having a pore cycle of 500 nm and a pore diameter of 330 nm, an Al wire having a diameter of 330 nm was produced. An Al wire having a diameter of 50 nm to 60 nm was produced by pressing porous alumina having a pore period of 100 nm and a pore diameter of 60 nm. It was confirmed that the diameter of the nanowire can be controlled to 50 nm to 330 nm by controlling the shape of the porous alumina.

実施例4 [Auナノワイヤーの形状制御]
細孔周期500nm、細孔径300nmのポーラスアルミナをプレスすることで、直径が300nmのAuワイヤーを作製した。細孔周期100nm、細孔径40nmのポーラスアルミナをプレスすることで直径が40nmのAuワイヤーを作製した。細孔周期63nm、細孔径25nmのポーラスアルミナをプレスすることで直径が25nmのAuワイヤーを作製した。細孔周期30nm、細孔径15nmのポーラスアルミナをプレスすることで直径が15nmのAuワイヤーを作製した。ポーラスアルミナの形状を制御することで、ナノワイヤーの直径を15nm〜300nmに制御可能であることを確認した。
Example 4 [Au nanowire shape control]
An Au wire having a diameter of 300 nm was produced by pressing porous alumina having a pore period of 500 nm and a pore diameter of 300 nm. An Au wire having a diameter of 40 nm was produced by pressing porous alumina having a pore period of 100 nm and a pore diameter of 40 nm. An Au wire having a diameter of 25 nm was produced by pressing porous alumina having a pore period of 63 nm and a pore diameter of 25 nm. An Au wire having a diameter of 15 nm was produced by pressing porous alumina having a pore period of 30 nm and a pore diameter of 15 nm. It was confirmed that the diameter of the nanowire can be controlled to 15 nm to 300 nm by controlling the shape of the porous alumina.

実施例5 [Biナノワイヤーの形状制御]
細孔周期500nm、細孔径300nmのポーラスアルミナをプレスすることで、直径が300nmのBiワイヤーを作製した。細孔周期30nm、細孔径15nmのポーラスアルミナをプレスすることで直径が15nmのBiワイヤーを作製した。ポーラスアルミナの形状を制御することで、ナノワイヤーの直径を15nm〜300nmに制御可能であることを確認した。
Example 5 [Bi nanowire shape control]
By pressing porous alumina having a pore cycle of 500 nm and a pore diameter of 300 nm, a Bi wire having a diameter of 300 nm was produced. Bi wire with a diameter of 15 nm was produced by pressing porous alumina with a pore period of 30 nm and a pore diameter of 15 nm. It was confirmed that the diameter of the nanowire can be controlled to 15 nm to 300 nm by controlling the shape of the porous alumina.

実施例6 [Auナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径330nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをAl表面に密着させ、300℃の加熱下にて約190t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にAuを導入した。その後、メンブレンをクロムリン酸水溶液で溶解除去して、直径約330nm、長さ10μm(アスペクト比30)のAuナノワイヤーのアレーを得た。
Example 6 [Formation of Au nanowire array]
By attaching an anodized porous alumina through-hole membrane having a pore diameter of 330 nm obtained by the same method as in Example 1 to the Al surface and pressurizing at about 190 t / cm 2 under heating at 300 ° C. Au was introduced into the nanopores of the membrane. Thereafter, the membrane was dissolved and removed with an aqueous chromic phosphoric acid solution to obtain an array of Au nanowires having a diameter of about 330 nm and a length of 10 μm (aspect ratio: 30).

実施例7 [Ptナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径330nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをPt表面に密着させ300℃の加熱下にて約190t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にPtを導入した。その後、メンブレンをクロムリン酸水溶液で溶解除去して、直径約330nm、長さ10μm(アスペクト比30)のPtナノワイヤーのアレーを得た。
Example 7 [Formation of Pt nanowire array]
By attaching a through-hole membrane of anodized porous alumina having a pore diameter of 330 nm obtained by the same method as in Example 1 to the Pt surface and pressurizing at about 190 t / cm 2 under heating at 300 ° C., Pt was introduced into the nanopores of the membrane. Thereafter, the membrane was dissolved and removed with a chromic phosphoric acid aqueous solution to obtain an array of Pt nanowires having a diameter of about 330 nm and a length of 10 μm (aspect ratio: 30).

実施例8 [Pdナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径330nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをPd表面に密着させ、300℃の加熱下にて約190t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にPdを導入した。その後、メンブレンをクロムリン酸水溶液で溶解除去して、直径約330nm、長さ20μm(アスペクト比60)のPdナノワイヤーのアレーを得た。
Example 8 [Formation of Pd nanowire array]
By attaching a through-hole membrane of anodized porous alumina having a pore diameter of 330 nm obtained by the same method as in Example 1 to the surface of Pd and pressurizing at about 190 t / cm 2 under heating at 300 ° C. Pd was introduced into the nanopores of the membrane. Thereafter, the membrane was dissolved and removed with an aqueous solution of chromic phosphoric acid to obtain an array of Pd nanowires having a diameter of about 330 nm and a length of 20 μm (aspect ratio: 60).

実施例9 [Agナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径280nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをAg表面に密着させ、300℃の加熱下にて約190t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にAgを導入した。その後、メンブレンをクロムリン酸水溶液で溶解除去して、直径約280nm、長さ10μm(アスペクト比35)のAgナノワイヤーのアレーを得た。
Example 9 [Formation of Ag nanowire array]
By attaching an anodized porous alumina through-hole membrane having a pore diameter of 280 nm obtained by the same method as in Example 1 to the Ag surface and pressurizing at about 190 t / cm 2 under heating at 300 ° C. Ag was introduced into the nanopores of the membrane. Thereafter, the membrane was dissolved and removed with an aqueous chromic phosphoric acid solution to obtain an array of Ag nanowires having a diameter of about 280 nm and a length of 10 μm (aspect ratio 35).

実施例10 [Cuナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径280nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをCu表面に密着させ、300℃の加熱下にて約190t/cmで加圧することで,メンブレンのナノ細孔中にCuを導入した。その後、メンブレンをクロムリン酸水溶液で溶解除去して、直径約280nm、長さ1.5μm(アスペクト比5.3)のCuナノワイヤーのアレーを得た。
Example 10 [Formation of Cu Nanowire Array]
By attaching a through-hole membrane of anodized porous alumina having a pore diameter of 280 nm obtained by the same method as in Example 1 to the Cu surface and pressurizing at about 190 t / cm 2 under heating at 300 ° C. , Cu was introduced into the nanopores of the membrane. Thereafter, the membrane was dissolved and removed with an aqueous chromic phosphoric acid solution to obtain an array of Cu nanowires having a diameter of about 280 nm and a length of 1.5 μm (aspect ratio of 5.3).

実施例11 [Biナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径330nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをBi表面に密着させ、室温にて約190t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にBiを導入した。その後、メンブレンを水酸化ナトリウム水溶液で溶解除去して、直径約300nm、長さ10μm(アスペクト比33)のBiナノワイヤーのアレーを得た。
Example 11 [Formation of Bi Nanowire Array]
An anodized porous alumina through-hole membrane having a pore diameter of 330 nm obtained by the same method as in Example 1 was brought into close contact with the Bi surface, and pressurized at about 190 t / cm 2 at room temperature, so that the nano Bi was introduced into the pores. Thereafter, the membrane was dissolved and removed with an aqueous sodium hydroxide solution to obtain an array of Bi nanowires having a diameter of about 300 nm and a length of 10 μm (aspect ratio: 33).

実施例12 [Alナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径280nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをAl表面に密着させ、室温にて約2.2t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にAuを導入した。その後、メンブレンを機械的に剥離して、直径約280nm、長さ1μm(アスペクト比3.6)のAlナノワイヤーのアレーを得た。
Example 12 [Formation of Al nanowire array]
An anodized porous alumina through-hole membrane having a pore diameter of 280 nm obtained by the same method as in Example 1 was adhered to the Al surface, and the membrane was pressurized at about 2.2 t / cm 2 at room temperature. Au was introduced into the nanopores. Thereafter, the membrane was mechanically peeled to obtain an array of Al nanowires having a diameter of about 280 nm and a length of 1 μm (aspect ratio 3.6).

実施例13 [Auナノワイヤーアレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径280nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをAu表面に密着させ、室温にて約2.2t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にAuを導入した。その後、メンブレンを機械的に剥離して、直径約280nm、長さ1μm(アスペクト比3.6)のAuナノワイヤーのアレーを得た。
Example 13 [Formation of Au nanowire array]
An anodized porous alumina through-hole membrane having a pore diameter of 280 nm obtained by the same method as in Example 1 was adhered to the Au surface, and the membrane was pressurized at about 2.2 t / cm 2 at room temperature. Au was introduced into the nanopores. Thereafter, the membrane was mechanically peeled to obtain an array of Au nanowires having a diameter of about 280 nm and a length of 1 μm (aspect ratio of 3.6).

実施例14 [Tiナノ突起アレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径280nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをTi表面に設置し、300℃の加熱下にて約190t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にTiを導入した。その後、メンブレンを機械的に剥離して、直径約280nm、高さ300nm(アスペクト比1.1)のTiナノ突起のアレーを得た。
Example 14 [Formation of Ti Nanoprojection Array]
A through-hole membrane of anodized porous alumina having a pore diameter of 280 nm obtained by the same method as in Example 1 was placed on the Ti surface, and pressurized at about 190 t / cm 2 under heating at 300 ° C. Ti was introduced into the nanopores of the membrane. Thereafter, the membrane was mechanically peeled to obtain an array of Ti nanoprojections having a diameter of about 280 nm and a height of 300 nm (aspect ratio 1.1).

実施例15 [Taナノ突起アレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径330nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンをTa表面に設置し、300℃の加熱下にて約190t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にTaを導入した。その後、メンブレンを機械的に剥離して、直径約330nm、高さ200nm(アスペクト比0.6)のTaナノ突起のアレーを得た。
Example 15 [Formation of Ta Nanoprojection Array]
A through-hole membrane of anodized porous alumina having a pore diameter of 330 nm obtained by the same method as in Example 1 was placed on the Ta surface, and pressurized at about 190 t / cm 2 under heating at 300 ° C. Ta was introduced into the nanopores of the membrane. Thereafter, the membrane was mechanically peeled to obtain an array of Ta nanoprotrusions having a diameter of about 330 nm and a height of 200 nm (aspect ratio of 0.6).

実施例16 [Liナノ突起アレーの形成]
実施例1と同様の方法で得られた孔径330nmの細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナのスルーホールメンブレンを、不活性ガスであるAr雰囲気下においてLi表面に設置し、室温にて約0.2t/cmで加圧することで、メンブレンのナノ細孔中にLiを導入した。その後、メンブレンを機械的に剥離して、直径約330nm、高さ100nm(アスペクト比0.3)のLiナノ突起のアレーを得た。また、Liの場合と同様の手法を用いて、Naナノ突起のアレーが得られることも確認された。
Example 16 [Formation of Li nanoprojection array]
A through-hole membrane of anodized porous alumina having a pore size of 330 nm obtained by the same method as in Example 1 was placed on the Li surface under an Ar atmosphere as an inert gas, and about 0.2 t at room temperature. Li was introduced into the nanopores of the membrane by pressurizing at / cm 2 . Thereafter, the membrane was mechanically peeled to obtain an array of Li nanoprojections having a diameter of about 330 nm and a height of 100 nm (aspect ratio of 0.3). It was also confirmed that an array of Na nanoprotrusions was obtained using the same method as in the case of Li.

実施例17 [陽極酸化Alナノワイヤーアレーの形成]
実施例1で形成されたAlナノワイヤーアレーを、0.3M硫酸を電解液として、浴温1℃、弱攪拌条件下、12Vの定電圧条件下にて陽極酸化を5分間行うことで、表面にポーラスアルミナ層を有するナノワイヤーアレーを得た。
Example 17 [Formation of Anodized Al Nanowire Array]
The surface of the Al nanowire array formed in Example 1 was subjected to anodic oxidation for 5 minutes using 0.3M sulfuric acid as an electrolytic solution at a bath temperature of 1 ° C., under a weak stirring condition, and at a constant voltage of 12 V. A nanowire array having a porous alumina layer was obtained.

実施例18 [Auナノ微粒子と陽極酸化Alナノワイヤーアレーの複合体の形成]
実施例17で形成した陽極酸化Alナノワイヤーを、0.7gの硫酸を含む2.5mM塩化金酸水溶液中において、浴温30℃、弱攪拌条件下、9Vの交流電圧を印加することで、陽極酸化Alナノワイヤー表面に形成されたナノ細孔中に直径20nmのAuナノ微粒子を析出させた。
Example 18 [Formation of composite of Au nanoparticle and anodized Al nanowire array]
By applying an AC voltage of 9 V to the anodized Al nanowire formed in Example 17 in a 2.5 mM chloroauric acid aqueous solution containing 0.7 g of sulfuric acid under a bath temperature of 30 ° C. under weak stirring conditions, Au nanoparticle having a diameter of 20 nm was deposited in the nanopore formed on the surface of the anodized Al nanowire.

実施例19 [Auナノ微粒子と陽極酸化Alナノワイヤーアレーの複合体を用いたラマン信号の増強]
実施例18で得られたAuナノ微粒子と陽極酸化Alナノワイヤーの複合体を、1.2Mのピリジン溶液に浸漬し、乾燥窒素流で乾燥させた後、顕微ラマン分光装置により、Auナノ微粒子表面および表面付近に吸着したピリジン分子由来のラマン信号を1014cm−1と1040cm−1付近に検出した。
Example 19 [Enhancement of Raman signal using composite of Au nanoparticle and anodized Al nanowire array]
The composite of the Au nanoparticle and the anodized Al nanowire obtained in Example 18 was immersed in a 1.2 M pyridine solution and dried with a dry nitrogen flow, and then the surface of the Au nanoparticle was observed with a microscopic Raman spectroscope. In addition, Raman signals derived from pyridine molecules adsorbed near the surface were detected in the vicinity of 1014 cm −1 and 1040 cm −1 .

実施例20 [Auナノワイヤーアレーを用いたラマン信号の増強]
実施例4、6および13で得られたAuナノワイヤーを1.2Mのピリジン溶液に浸漬、乾燥窒素流で乾燥させた。その後、顕微ラマン分光装置により、いずれのAuナノワイヤーにおいても、Auナノワイヤーに吸着したピリジン分子由来のラマン信号を1014cm−1と1040cm−1付近に検出した。
Example 20 [Enhancement of Raman signal using Au nanowire array]
The Au nanowires obtained in Examples 4, 6 and 13 were immersed in a 1.2 M pyridine solution and dried with a dry nitrogen flow. Thereafter, the microscopic Raman spectrometer, in any of the Au nanowire was detected Raman signal from pyridine molecules adsorbed on Au nanowire around 1014 cm -1 and 1040 cm -1.

本発明に係る方法により製造される金属ナノ構造体アレー、およびAlとポーラスアルミナとで構成された複合材料は、触媒、センサー、電子・光学デバイス等に応用可能なナノテク素材として、広範な用途への適用が期待される   The metal nanostructure array produced by the method according to the present invention and the composite material composed of Al and porous alumina are widely used as nanotech materials applicable to catalysts, sensors, electronic / optical devices, etc. Is expected to be applied

本発明の一実施態様に係る金属ナノワイヤーアレー形成の概略プロセス(A)〜(D)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic process (A)-(D) of metal nanowire array formation which concerns on one embodiment of this invention. 図1のプロセスにより形成されたAlナノワイヤーアレーのSEM観察結果を示す図である。It is a figure which shows the SEM observation result of Al nanowire array formed by the process of FIG. 本発明の他の実施態様に係る金属ナノ突起アレー形成の概略プロセス(A)〜(D)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic process (A)-(D) of metal nanoprojection array formation which concerns on the other embodiment of this invention. 図3のプロセスにより形成されたAlナノ突起アレーのSEM観察結果を示す図である。It is a figure which shows the SEM observation result of the Al nanoprotrusion array formed by the process of FIG. 図2のAlナノワイヤー6の表面に陽極酸化処理を施すことにより得られた複合材料のSEM観察結果を示す図である。It is a figure which shows the SEM observation result of the composite material obtained by performing the anodizing process on the surface of the Al nanowire 6 of FIG. 図5の陽極酸化ポーラスアルミナ9のナノ細孔中に金ナノ微粒子10が導入された複合材料のSEM観察結果を示す図である。It is a figure which shows the SEM observation result of the composite material by which the gold nanoparticle 10 was introduce | transduced in the nanopore of the anodic oxidation porous alumina 9 of FIG. 図6の複合材料を用いてピリジンの表面増強ラマン信号を測定した結果を示すスペクトル図である。It is a spectrum figure which shows the result of having measured the surface enhancement Raman signal of pyridine using the composite material of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 アルミニウム(Al)
2、9 ポーラスアルミナ
3 メンブレン
4、6 ナノワイヤー
5 金属
7、8 ナノ突起
10 ナノ微粒子
1 Aluminum (Al)
2, 9 Porous alumina 3 Membrane 4, 6 Nanowire 5 Metal 7, 8 Nanoprotrusion 10 Nanoparticle

Claims (11)

微細開口配列を有するモールドを金属表面に型押しした後に、前記モールドを前記金属表面から除去することにより、前記金属表面に金属ナノ構造体を形成することを特徴とする金属ナノ構造体アレーの製造方法。   Manufacturing a metal nanostructure array characterized by forming a metal nanostructure on the metal surface by removing the mold from the metal surface after embossing a mold having a fine aperture array on the metal surface Method. 前記金属ナノ構造体が金属ナノワイヤーまたは金属ナノ突起からなり、前記モールドを、前記金属ナノ構造体を形成するナノ構造体素材の融点未満の温度条件下で、かつ、0.2t/cm〜190t/cmの圧力条件下で、前記金属表面に型押しすることにより、前記金属ナノ構造体のアスペクト比を制御する、請求項1に記載の金属ナノ構造体アレーの製造方法。 The metal nanostructure is composed of metal nanowires or metal nanoprojections, and the mold is subjected to a temperature condition lower than the melting point of the nanostructure material forming the metal nanostructure, and 0.2 t / cm 2 to under pressure conditions of 190 tons / cm 2, by embossing the metal surface, controlling the aspect ratio of the metal nano-structures, method for producing a metal nano-structure array according to claim 1. 前記金属ナノ構造体が、アスペクト比3.5以上もしくは長さ1μm以上の金属ナノワイヤー、または、アスペクト比1以下もしくは長さ300nm以下の金属ナノ突起からなる、請求項2に記載の金属ナノ構造体アレーの製造方法。   The metal nanostructure according to claim 2, wherein the metal nanostructure is composed of metal nanowires having an aspect ratio of 3.5 or more or a length of 1 µm or more, or metal nanoprojections having an aspect ratio of 1 or less or a length of 300 nm or less. Body array manufacturing method. 前記金属表面が少なくともAl、Au、Pt、Pd、Ag、Cu、Zn、SnもしくはBiのいずれか、またはそれらの合金からなり、前記モールドをウエットエッチングにより前記金属表面から溶解除去する、請求項3に記載の金属ナノ構造体アレーの製造方法。   The metal surface is made of at least one of Al, Au, Pt, Pd, Ag, Cu, Zn, Sn, Bi, or an alloy thereof, and the mold is dissolved and removed from the metal surface by wet etching. The manufacturing method of the metal nanostructure array described in 1. 前記金属表面が、Al、Au、Ti、Pt、Pd、Ag、Cu、Zn、Sn、Bi、Li、NaもしくはTaのいずれか、またはそれらの合金からなり、前記モールドを物理的に前記金属表面から剥離除去する、請求項3に記載の金属ナノ構造体アレーの製造方法。   The metal surface is made of Al, Au, Ti, Pt, Pd, Ag, Cu, Zn, Sn, Bi, Li, Na or Ta, or an alloy thereof, and the mold is physically attached to the metal surface. The manufacturing method of the metal nanostructure array of Claim 3 which peels and removes from. 前記微細開口配列を有するモールドが、モールド素材を陽極酸化処理することによって形成されている、請求項1〜5のいずれかに記載の金属ナノ構造体アレーの製造方法。   The method for producing a metal nanostructure array according to any one of claims 1 to 5, wherein the mold having the fine opening array is formed by anodizing a mold material. 前記微細開口配列を有するモールドが、陽極酸化処理されたポーラスアルミナメンブレンのレプリカとして形成されている、請求項1〜5のいずれかに記載の金属ナノ構造体アレーの製造方法。   The method for producing a metal nanostructure array according to any one of claims 1 to 5, wherein the mold having the fine opening array is formed as a replica of an anodized porous alumina membrane. 前記モールドに予め離型処理が施されている、請求項1〜7のいずれかに記載の金属ナノ構造体アレーの製造方法。   The manufacturing method of the metal nanostructure array in any one of Claims 1-7 by which the mold release process was performed to the said mold previously. 請求項1〜8のいずれかに記載の方法によって形成された金属ナノ構造体としてのAlナノワイヤーに陽極酸化処理を施すことにより、Alとポーラスアルミナとで構成される複合材料を製造することを特徴とする複合材料の製造方法。   Producing a composite material composed of Al and porous alumina by anodizing Al nanowires as metal nanostructures formed by the method according to claim 1; A method for producing a composite material. 前記陽極酸化処理において電解液として酸性溶液を用いる、請求項9に記載の複合材料の製造方法。   The method for producing a composite material according to claim 9, wherein an acidic solution is used as an electrolytic solution in the anodizing treatment. 前記陽極酸化処理の後にめっき処理を施す、請求項9または10に記載の複合材料の製造方法。   The method for producing a composite material according to claim 9 or 10, wherein a plating treatment is performed after the anodizing treatment.
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