本研究では金属表面に有機・無機ハイブリッドコーティングを行うことにより、クロムフリーで、高耐食性を付与することが可能であるコーティング技術を開発した。水を溶媒として、テトラエトキシシラン、アルキルシラン及び酢酸を用いた系において溶液調製を検討したところ、テトラエトキシシラン：アルキルシラン：酢酸のモル比を最適化することにより3週間以上の安定性を示す水系シリカ溶液が調製できた。その溶液を用いて亜鉛めっき上に作製した皮膜の塩水噴霧試験を行った結果、72時間噴霧で白錆び発生無しの高耐食性を示した。

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ZnO is a candidate for the photoelectrode materials in dye-sensitized solar cells (DSSCs). Oxide photoelectrodes in these cells act as a support for dye adsorption and also a route for electron transportation. The essential requirements for the semiconductor layer are as follows: (1) high crystallinity permitting high efficiency of electron mobility; (2) large surface areas enabling to increase dye adsorption; (3) good adherence to the substrate; (4) appropriate thicknesses; and (5) flat surfaces. In this research, we tried to purposely arrange the ZnO crystals of optimized morphologies with specific orientations on the substrate through a solution-based bio-inspired route, which is one of attractive research field for preparation of better ceramics through chemistry. We have obtained various ZnO nanostructures from nanorods, nanoplates to complex architectures on both polymer and glass substrates pre-coated with transparent conductive oxide layers. We have assembled DSSCs using these films, and an overall conversion efficiency of about 0.7% has been obtained. Present study is focused on improving the cell performance by detailed control of morphology and improving the adherence of the film to substrate along with the conductivity. We hope that the effort we are making in this study may contribute to develop a low-cost, simple process for the fabrication of dye-sensitized solar cells.

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ゾル_-_ゲル法で作製したAl2O3-ZnO 二成分薄膜を温水で処理するとZn-Al層状複水酸化物（LDH)が析出することがわかっている。本研究では、Al2O3-ZnO アモルファス薄膜をスルホン化スピロピランを添加した温水に浸漬することによってLDH層間へのインターカレーションを試みた。その結果、温水処理によって六角板状の微結晶が析出し、スルホン化スピロピランがインターカレートされたLDHが析出することがわかった。

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セラミックスナノ粒子は低温焼結特性があることが知られ、水熱合成によって均質なナノ粒子の合成が可能であることが知られている。しかしながら、ナノ粒子は凝集性が強く粒子の高充填が困難なため、その成形体の焼結温度を下げることは難しい。この様な背景から、水溶液ソースを出発原料とした新規な水熱合成法の開発並びにその装置を用いたナノサイズのBaTiO3粒子及びその粒子で構成される粉末の合成プロセスに関する研究開発に取り組んだ。合成粉末はナノ粒子で構成された均一なサブミクロンサイズの凝集粉末で、相対密度が50%以上の成形体を得ることが可能であり、従来の焼成温度よりも300ºC以上低い1000ºC以下でBaTiO3焼結体を得ることができた。その焼結挙動の解析から明らかに本合成粉体を用いた成形体は緻密化が早く進行することが分かった。

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低温の水熱条件下では水酸化物などが安定であり，酸化物を得るためには高温を必要とする場合が多い。一種の溶液法である水熱法によるセラミックス粉末の合成では，単結晶粒子からなる粉末が合成でき，個々の粒子がその結晶構造を反映して形状を制御できるという大きな特徴を有する。水熱法により形状を制御して合成した水酸化物などの単結晶状粒子を空気中で加熱することにより，その形状を維持したまま酸化物多結晶粒子へと変換することができる。本報告では，この方法による酸化亜鉛，イットリア，アルミナなどの合成例を紹介する。

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酸化物ナノ粒子の半導体性や触媒活性は、その粒径および粒子形態により制御することが可能である。特にZnOはナノ粒子化する事によって光吸収特性や蛍光発光特性を制御する事が出来る。本研究ではZn(OH)₂ゲルをアルコールおよびグリコール溶液中で35℃_から_75℃の低温で加熱処理する簡便な方法によりZnOナノ粒子が安定に溶液中に分散したゾルを得る方法について検討した。この結果、加熱処理温度が低くなると不均一核生成によりメソポーラスな球状二次粒子が生成することを見出した。また、ZnOナノ粒子の凝集構造はグリコール分子とZn²⁺イオンの相互作用により強く影響を受ける事が分かった。さらに低温溶液中での酸化物ナノ粒子の生成過程について詳しく検討した。

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　不定比性を有する酸化セリウム（CeO_2-x）に含まれるCeイオンは3価と4価の混合原子価状態をとる。また、この混合原子価状態を制御することで波長が400nmから700nmの範囲の可視光の吸収特性を制御する事が出来る。この様な酸化物粒子はクロミック材料として応用が可能である。 　本研究では、CeO₂ナノ粒子とTiO₂ナノ粒子のナノ複合体を調製し、TiO₂の光還元活性によるナノ複合体のフォトクロミックな特性について検討を行った。CeO₂ナノ粒子分散ゾルとTiO₂ナノ粒子分散ゾルを混合し75℃で乾燥することによって得られたCeO₂-TiO₂ナノ粒子複合体は365nmのUV照射により400nmから700nmの範囲の可視光の吸収が比較的速やかに増加し着色する事が観測された。また、その着色退色速度はCeO₂とTiO₂ナノ粒子の混合割合及び粒径に強く依存した。

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濃厚スラリーを用いた加水分解によるZrO₂系，TiO₂系化合物の効率的な合成方法と応用について，過去数か年間のまとめを報告する．Ti系については，1000℃以下の温度で緻密に燒結するルチル超微粒子が合成できた．Zr系については，1150℃で緻密化できた．これらはいずれも濃厚スラリーを用いることによって，生成粒子径がナノメータで，且つ通常の溶液の加水分解よりも急速な合成が可能であった．さらに，本研究で得られたTiO₂超微粒子濃厚スラリーに水酸化バリウムを加えて100℃以下の温度で熟成することによりチタン酸バリウムを合成できた．これらの結果をまとめて，本方法の特長について考察する．

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KNbO₃は、非常に高い非線形光学特性や大きい電気機械結合係数を持つことから鉛系圧電体の代替材料としても最も有望視されている材料であるが、難焼結性である。本研究では、焼結性の良好なナノ粒子を作製するための前駆体として層状ペロブスカイトK₂NbO₃Fに着目した。この化合物の特徴は第一に、層間がKFブロックとKOブロックから成る層状ペロブスカイト構造を持つということである。層間のKFブロックは、ペロブスカイトブロックよりも弱い結合である。このため、K₂NbO₃Fは水中での攪拌操作により容易にカリウムイオンとフッ素イオンを脱離するという性質がある。この性質を用いてKNbO₃ナノ粒子を得ることに成功した。

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ヘキサメチレンテトラミンを用いた均一沈殿法により合成したガドリニウム添加セリア（GDC）微細粒子を市販のGDC粉末に混合することで、従来よりも低い焼成温度で緻密化させることに成功した。作製した混合粉末を固体酸化物型燃料電池（SOFC）の電解質材料として用いることで、電極材料の多孔性を維持しながら同時焼成が可能となる。実際に、作製した混合粉末、アノード材料、カソード材料の水系スラリーからテープキャスティング法により作製したセラミックスシートを積層し、同時焼成を行い、平板型SOFCの作製に成功し、発電特性の評価を行っている。

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セリウムやドーパント金属イオンを含む水溶液中で電解法によりセリアおよびセリア固溶体薄膜の形成を試みた。様々な印加電位や溶液環境（pH, 添加物）において薄膜合成を行い皮膜の微細構造や結晶性を調査することで、セリア薄膜の緻密化のための最適条件を探索した。適当な条件下では緻密で密着性の高い透明セリア皮膜を作製することに成功した。

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水溶性Zn塩、過酸化水素およびアンモニアを含む水溶液にスライドガラスを浸し、水溶液を313_から_343Kに加熱することによって、ガラス基板上にZnO₂の薄膜を析出させた。ZnO₂薄膜を熱分解することによってZnO薄膜を作製した。ZnO₂薄膜の透過率と微細構造に対する出発溶液組成および析出温度の影響を明らかにした。硫酸亜鉛を用いた場合に、最も透明な薄膜が得られた。硫酸亜鉛の濃度は10mM前後が最適であった。析出温度は333Kが最適であり、これよりも高温の時には薄膜が白濁し、低温の場合には薄膜析出が著しく遅くなった。ほぼ1時間の析出で400nm程度のZnO2薄膜が析出した。

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半透膜を用いて、水溶液からナノサイズのFe₃O₄粒子を合成した。粒子は約15nmの直径を有しており、常磁性を示した。このナノ粒子と微生物Sphaerotilis natansとの複合体は、磁気による分離が可能な重、金属イオン（Pb²⁺、Cu²⁺、Cr⁶⁺）捕集材として使用することが可能であった。ナノ粒子の評価および重金属イオン捕集に対する諸条件の影響を調べた。

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酸化チタンの代表的な製造法には、ルチル鉱石に硫酸を反応させた硫酸チタンを加水分解して焼成する硫酸法や、四塩化チタンを高温で酸化する塩素法などがあるが、高温の塩素や原料の取り扱いが困難である事、塩化水素が発生する事、原料が高価である事などの欠点を有している。 今回、我々は層状ペロブスカイト型化合物NaLaTiO4 (Ln = 希土類)を硝酸溶液に溶解させた後、90 ℃以下の低温で蒸発乾固させることで結晶性のTiO2を得るという新しい現象を見出したので報告する。この手法では安価かつ容易にTiO2が得られるだけでなく、薄膜化や微粒子化などの形態制御への利用が期待される。

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Ti(O-i-C₃H₇)₄，水酸化チタンおよびTiCl₄の3種類の原材料を用いて，水系でチタニアを合成した。それぞれの原材料を水に加え，さらにギ酸を加えて80℃で加熱することによりチタニア粉体が得られた。ギ酸の添加量がチタンに対して6.5倍モル以下では，それぞれの原材料からアナターゼと少量のブルッカイトまたはルチルの混晶が得られた。それに対して，ギ酸の添加量が6.5倍モル以上では，加熱時間0.5時間でアナターゼの単一相のみが生成し，2時間まで加熱したが生成量は変化しなかった。アナターゼのみが生成することは，ギ酸イオンによる構造制御効果であると考えられる。

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近年、低環境負荷の観点から、水溶液系を用いた酸化物微粒子および薄膜作成法の開発が盛んに行われている。代表的な例に液相析出法があるが、液相析出法はフッ化物錯体を用いる反応経路を利用するため、決して環境負荷が少ないとはいえない。そこで、本研究ではフッ化物を使わない系を用いた溶液プロセスで酸化チタンの微粒子を作成し、その光触媒活性を検討した。所定の濃度に調整した硫酸チタン水溶液にイオン交換樹脂を入れて攪拌することで、酸化チタンの微粒子を作成した。作成した酸化チタン微粒子の粒径や結晶性を測定し、そのアセトアルデヒド分解特性に与える影響を考察した。

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近年、低環境負荷の観点から、水溶液系を用いた酸化物微粒子および薄膜作成法の開発が盛んに行われている。代表的な例に液相析出法があるが、液相析出法はフッ化物錯体を用いる反応経路を利用するため、決して環境負荷が少ないとはいえない。そこで、本研究でわれわれは、フッ化物を使わない系を用いた溶液プロセスでの酸化物薄膜の作成を目指し、まずは酸化物微粒子の作成を試みた。所定の濃度に調整した金属強酸塩溶液にイオン交換樹脂を入れ攪拌することで、酸化物微粒子を作成した。作成した酸化物の粒径や結晶性などを測定し、溶液の濃度や温度が与える影響について考察を行った。

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チタンアルコキシドに直接水溶液を加えて加水分解反応を行う事でBaTiO₃粒子の合成を行った。チタンイソプロポキシドに蒸留水を加え７５℃にて１時間加熱処理して加水分解した後、Ba(OH)₂をBa/Ti=1_から_4（モル比）となるように加え更に24時間加熱した。この操作によってTi/Ba＝2以上でBaTiO₃の単一相が得られた。BaTiO₃粒子の生成過程を検討するために反応溶液中のBa²⁺濃度の経時変化を測定した結果、溶液中のBa²⁺イオンがTiO₂表面に強く吸着した後に不均一核生成過程によりBaTiO₃粒子が生成することがわかった。また、粒子生成過程をモデル化し溶液中のBa²⁺濃度変化を理論的に求め実験結果との比較検討を行った。

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均一沈殿法は高い金属イオン濃度では凝集し均一な粒子が得られないという欠点を持つ。これを改善する方法として、錯体均一沈殿法やコア―シェル法がある。錯体均一沈殿法では、エチレングリコールなどのポリオール水溶液中で尿素の加水分解反応を行うことで、ポリオールが粒成長を制御し、コア―シェル法ではあらかじめ水液中に微粒子を加えておき、微粒子から結晶成長させることで粒生長制御し、均一な粒子を得ることができる。この二つの方法の利点を期待し、予め市販のSiO2微粒子を加えた溶液中で尿素の加水分解反応を行いY2SiO5:Ce3+を合成し、XRD、SEM、蛍光光度計により評価を行った。

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均一沈殿法によって粒径の整ったMgAl系LDH(層状複水酸化物)の良質結晶が得られる事が知られている。今回、ウレアおよびヘキサメチレンテトラミンを用いた均一沈殿法により、仕込み量、割合、反応温度など合成条件を種々変化させ育成実験を行い、粒系や形状、収率が合成条件にどのように依存するかを調べた。これにより粒径を1μから10μ程度まで制御することができたので、報告する。

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近年，希土類化合物におけるナノ構造体が注目されている。4f電子の性質から希土類化合物は磁性材料や発光材料としての応用がなされてきたが，ナノチューブなどの特異な形態を付与することで，さらに新たな機能性材料としての展開が期待される。本研究では，希土類元素としてLaおよびCeを選び，ポリエチレングリコール（PEG）を添加した水熱合成法により希土類化合物を作製した。PEGの添加量，pH，温度等の条件を変化させることにより得られる化合物（炭酸塩，水酸化物あるいは酸化物）の形態制御を行った。また，得られた化合物の光学特性を評価した。

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ソルビタントリオレート（SPAN85）、n-オクタンおよび水から成るW/Oエマルションを反応場として、シリカ源にビニルトリエトキシシラン（VTMS）を用いたビニル基含有SiO₂球状粒子をゾル-ゲル法により作製した。得られた球状粒子は白色で、平均粒子径が2.7 μmであった。この試料を1000℃付近までの各温度で熱処理を行った結果、200℃付近ではビニル基の酸化とともに粒子径が増加し、TユニットからQユニットへの変化が観測された。また試料は薄茶色に変化した。200℃以上では熱処理温度の増加とともに粒子径の減少および単分散化する傾向が確認され、700℃で試料は茶色から白色に変化した。1000℃での粒子径は2.3 μmであった。

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本発表では、界面活性剤と種々の添加剤の存在下で、レゾルシノールとホルムアルデヒドの共重合反応を行わせることにより得られる高分子ナノ構造体にシリカ源を導入し、これをセラミックスへと変換した結果について報告する。ここでは、高分子ナノワイヤーを鋳型とした系を中心に報告する。

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ハイドロキシアパタイト（HA）などのある種のセラミックスは熱電気的な操作によりイオン分極を発生させることができ、結果として表面に比較的大きな電荷を長期間にわたって誘起することが可能である。この表面誘起電荷の静電エネルギーの影響（エレクトロベクトル効果）はミリメートルオーダーの限定された空間において発揮されることから局所反応の制御に有効であり、本研究グループではこれまでに、分極処理を施したHA緻密体表面における細胞の増殖制御性、新生骨の部分的形成促進等、興味深い現象を見出している。 これを踏まえ本研究では、より臨床利用に適した多孔体HAの更なる生体活性能向上を実現すべく、分極処理を施したHA多孔体内部での分極解析、骨伝導機構の解明を試みている。今回は、in vitro系における、分極HA多孔体の表面および内部での骨類似アパタイト結晶成長を調べたので報告する。

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分極ハイドロキシアパタイト (HA) は周囲における新生骨形成を促進することが報告されているが、新生骨形成促進についての機構については明らかになっていない。本報では分極HAが骨芽細胞様細胞の挙動に与える影響について検討した。分極HA緻密体上で骨芽細胞様細胞を培養し、接着形態について観察した。また、分極HA緻密体上に作製したフィブリンゲルを通過しHAに接着した細胞数を測定した。播種後１時間に負電荷が誘起された面と正電荷が誘起された面 (P面 )上では、分極処理を施していない面と比較してアクチンストレスファイバー及び接着斑形成が促進されていた。また、播種後3時間後に細胞の移動性を比較したところ、P面上で促進された。以上の結果より、分極は播種後初期接着時の形態や細胞遊走性に効果を及ぼすことが確認され、分極が細胞内部に効果を及ぼす可能性が示唆された。

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シリコンイオンは骨形成性細胞の活性を高める働きを持つと報告されているが、間葉系幹細胞などの未分化細胞に対する影響は報告例がほとんど無い。当研究室で開発したシリコンイオン徐放能をもつ複合体材料上においては、骨形成性細胞の増殖・石灰化の促進に加え、間葉系幹細胞の分化にもシリコンイオンによるものと思われる影響が確認された。分化誘導タンパク等添加することなく、材料自体から積極的に細胞を活性化させることができる材料として組織工学領域において有用であると期待される。

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RFプラズマなどに比べて高活性なプラズマであるため成膜温度の低温化が期待できる、電子サイクロトロン共鳴（ECR: Electron Cyclotron Resonance）プラズマを用いてチタニア膜の合成を試み、成膜条件と結晶構造、微細組織および光触媒特性・生体適合性との関係を調べた。基板温度および酸素分圧の増加にともない光触媒活性が増加した。低温合成したチタニア膜はリン酸緩衝液への浸漬により石灰化が進み骨伝導性に優れていることがわかった。

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相分離を利用したゾル‐ゲル法により調製したシリカは、マイクロメートルサイズの貫通細孔と高い気孔率により内部への物質拡散性能に優れ、その表面が生体活性を有することが知られている。また、細孔構造や気孔率を変化させることで強度や弾性率を制御でき、ポリマーとの複合化によりさらに向上できることを演者らは報告した。そこで本研究では、水ガラスから作製したマクロポーラスシリカにカルシアを添加することで、高い生体活性を有するシリカ‐カルシアの作製を意図して行った。その結果、成形性、骨伝導性、機械特性制御に優れた生体活性材料の作製に成功した。

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本研究では数mol%の金属酸化物を添加したCaO-B₂O₃系ガラスをリン酸塩水溶液に浸漬することによって，ヒドロキシアパタイトの合成を試みた。その結果、ガラス表面から垂直に成長したロッド状のアパタイトが，ガラス全面に均一に配列している様子が観察された。また、TF-XRDにより，結晶はc軸配向性を持つことが確認された。本稿では反応初期のガラス表面構造や，リン酸塩水溶液のpH変化を調べ，c軸配向性とロッドアレー構造の形成機構を考察した。

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当研究室では、ある種のリン酸塩ガラス粉末とイオン交換水を混合するだけで高粘性のハイドロゲルが生成することを見出した。このハイドロゲルは、室温付近において10^-2 S/cm程度の高い電導度を示すことから、燃料電池用電解質としての応用が期待できる。電解質膜-電極接合体(MEA)は燃料電池の性能を大きく左右する。固体電解質を用いたMEA作製にはホットプレス法が広く用いられている。ハイドロゲルを膜状にできれば、ホットプレス法が適応でき、MEAの生産性が向上すると思われる。本研究では、フッ素樹脂とTiO2からなるマトリックスにハイドロゲルが充填された、電解質膜を作製することができたので報告する。

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リン酸塩ガラスハイドロゲルは多量のP-OH基と水分子を含有し、室温で10^-2 S/cm程度の高い電導度を有する。これまでに、ハイドロゲルを電気二重層キャパシタ(EDC)用電解質に応用することを考えてきた。EDCでは、電極と電極の接触による内部短絡を防ぐために、セパレータが使われる。このセパレータは撥水性のものが多く、ハイドロゲルを浸透させにくいという問題がある。リン酸塩ガラスハイドロゲルと有機物からハイブリッド膜を作製することができたので、この膜のEDC用セパレータとしての可能性について検討した。

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　水溶液中におけるアルミニウムイオンの特性を利用してリン酸カルシウムを合成する方法を検討した。リン酸イオンを含む水溶液中にアルミニウムイオンを添加してpHを中性付近にシフトしてリン酸イオンをアルミナゲル中に濃縮させ，その中にカルシウムイオンを添加してリン酸カルシウムを生成させる。pHをアルカリ性にシフトすることによりアルミナゲルは溶解し，リン酸カルシウムのみを得ることができる。 　この反応の最適条件を化学平衡論的解析および実験的検討により探索し，リン酸カルシウムの新しい合成プロセスを提案する。

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天然の骨は、水酸アパタイトとコラーゲン線維からなる有機-無機ハイブリッド構造を取る。この微構造に学んだ有機-無機ハイブリッドは、骨結合性としなやかさを併せ示す骨修復材料として有用である。この種のハイブリッドを得る方法として、水酸アパタイトの核形成を誘導する官能基を含む材料を体液に類似した組成の水溶液中に置き、材料表面に水酸アパタイトを形成させるバイオミメティック法が知られている。この方法における水酸アパタイト形成は、材料表面でのイオンの移動により生じる化学ベクトルに支配されている。本講演では、バイオミメティック法により有機-無機ハイブリッドを合成する試みについて概説する。

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電気化学析出を用いて，種々の酸化物系複合コーティングの作製を試みた．あらかじめ混合した溶液からの同時析出と，先に一方を析出させた後に他方を重ねて析出させる方法の，両方の適用の可否と結果として得られる薄膜の性状について検討した．積層コーティングの一例として，ステンレス基板上にアルミナ微粒子分散シリカコーティングをおこない，その上に酸化スズコーティングを形成することを試みた．その結果，シリカコーティングの存在が酸化スズの電解析出に大きな影響を及ぼし，単独での析出とは適切な合成条件がかなり変化することがわかった．連続的に多層コーティングをおこなうための条件について検討した．

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当研究室ではこれまで, 種々の方法でACPを合成し, 報告を行ってきた. しかし, これらの手法は合成条件の最適化が難しい. そこで本研究室では, 非常に簡便・短時間で合成可能なプロセスである電気化学的手法によりACP系材料の合成を試みた. 合成には陰極近傍でおこる電解析出反応を利用した. 合成した粉末はXAFSなどを用い詳細に考察を行った. 評価の結果, 電極, 電解溶液の温度, pHなどを最適化し合成した粉末はACP系材料であることが示唆された. さらに, 電気化学的手法で合成した粉末は, 陽極で使用している電極の構成元素をACP系材料に取り込む可能性も示唆された.

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本研究では、多成分系非晶質ゲル膜の電場温水処理による膜表面組織・結晶性制御とコーティング膜の機能設計に着目した。例えばSiO2-TiO2系ゲル膜を電場温水処理すると、析出結晶相が粒状のアナターゼから、シート状や小枝状に変化した。また、SiO2成分が多くなるほどシート状の晶癖が明瞭になった。得られた薄膜は水に対する高い濡れ性を示した。

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2Ag2O・3Na2O・25ZnO・70TeO2(mol %)組成をもつテルライトガラスをNa+含有カバーガラスで挟み熱ポーリングを施すと、試料のアノード側表面付近のみにAg超微粒子の析出が観察された。一方で、Na+を含まないカバーガラスを用い同様の処理を施した際にはこのような変化は見られなかった。表面の組成分析により、Ag超微粒子が析出したアノード側表面ではNa+の濃度が増加することがわかった。以上より、カバーガラスからのNa+の浸入によってアノード表面付近のTeO4ネットワークが断片化し、それが、Ag超微粒子析出をもたらすと考えられる。

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次世代不揮発性メモリとして，電圧印加により抵抗状態を制御するRRAMが注目されている． CuOをはじめとする二元系遷移金属酸化物のRRAM動作においては高電圧印加による初期化操作（フォーミング）が必須であるが，演者によりこの本質は電圧印加時に電極間チャンネル領域に誘起される導電性フィラメントであることが証明された．しかしながらそのフィラメント領域そのものがメモリ動作発現の場となっているかは自明ではない．本講演では収束イオンビームを用いた微細加工プロセスによりフィラメントの精密形状制御を行った結果を報告し，その形状とメモリ動作との関連性により機能発現領域のマッピングを含むメモリ効果発現メカニズムについて議論する．

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最近、我々は、導電性ポリマーであるポリピロールを電極としたEPDプロセスを試み、粒子付着性のよい厚膜が形成できることを見出した。ポリピロールのモノマーであるピロールは水溶性であり、溶液中での化学的酸化反応（浸漬重合反応）を用いれば絶縁性セラミックス表面へも均一なポリピロール膜形成が可能である。ポリピロール膜がパターニングできれば、EPD法による粒子堆積膜のパターン形成にも有効であると考えられる。そこで、本研究では、光反応性を持つ酸化重合反応触媒を用いたピロールの選択重合により、非導電性セラミック基材上へのポリピロール電極のパターン形成化を試みた。さらにその電極上へのEPD粒子堆積膜の形成についても検討した。

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所定の温度に加熱したガラスに電圧を印加（熱・電気ポーリング）すると、媒質内部に存在する低価数カチオンの移動に起因して、理論的に観測されないはずの2次非線形光学現象の一種である第二高調波(SHG)が観測されることが知られている。 本研究では15Nb₂O₅・85TeO₂の組成をもつガラスを対象に、ナトリウムイオンを含有する硼ケイ酸塩ガラスを接触させた状態で電圧を印加することで、ポーリング処理を施すと同時にナトリウムイオンの添加を試みた。試料の2次非線形光学特性をMaker-Fringe法を用いて評価したところ、ポーリング時の温度が上昇するとともにSHG活性層は厚くなるものの、250_から_260℃温度をピークにd値が減少する結果となった。

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(100-2x)GeS2・xGa2S3・xKBr(x=15,20,25)ガラスに熱ポーリングを施し、Maker fringe法により光第二高調波強度を測定した。測定結果から２次非線形感受率χ(2)を見積もったところ、x=20の試料に対しχ(2)=7.1 pm/Vが得られた。この大きなχ(2)値は、試料が大きな3次非線形感受率χ(3)をもち、熱ポーリングにより強い直流電場が構造内に凍結されていることを示唆している。

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ガラス中に非線形光学結晶を含有するナノ結晶化ガラスは光に対して高い透明性を持ち、作製方法が容易であることから単結晶材料に代わる新たな光デバイスとしての応用が期待できる。しかし二次の非線形光学特性は単結晶材料に比べて小さい。この原因の一つとしてナノ結晶化ガラス中の結晶粒子は結晶方位がランダムであることが挙げられるが、結晶方位を一方向に揃えることができれば、より高い非線形光学特性を得ることが期待できる。本研究では、Ba₂TiSi₂O₈ (BTS)系ガラスを10 Tの強磁場中で結晶化を行い、結晶化挙動、結晶配向および二次非線形光学特性に対する強磁場印可の効果を調査した。

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層状複水酸化物（LDH）は[M(_II_)1-xM(_III_)x(OH)2]x+[An-x/n・YH2O]で表される層状構造を持った粘土鉱物の総称である．ホスト層を構成する金属イオン，層間の交換性アニオンは様々なものに置換が可能であることが知られている．そのユニークな性質から様々な応用が期待されている材料である． 近年，10T(テスラ)級の強磁場下では非磁性とみなされてきた常磁性体や反磁性体の微構造や特性に影響を及ぼすことが明らかになってきた．本研究では，金属イオンを数種の金属イオンに置換，また，様々なアニオンをインターカレーションし、強磁場を加えることによって構造と特性にどのような変化を与えるかを検討した．

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炭化ケイ素は、高熱伝性および耐熱性を有し、また強度、硬度および耐磨耗性を兼ね備えた材料である。最近では構造材料としてだけでなく半導体としての機能性にも注目が集まりつつある。セラミックス材料作製プロセスにおいて、磁場が物質に及ぼす作用を利用して配向を制御しようという試みが盛んになってきている。我々のグループではアルミナ、チタニア、酸化亜鉛などにおいて、磁場中成形と焼結によるプロセスで配向性セラミックスを作成できることを報告してきた。本発表においてはこの手法を結晶磁気異方性を持つと考えられるalpha炭化ケイ素へ適用し、磁場中コロイドプロセスと焼結による炭化ケイ素の配向制御を試みた。

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レーザーアブレーション法を用いてSrTiO₃単結晶基板上にZnFe₂O₄-BaTiO₃薄膜を作製した。X線回折測定から、薄膜中にはC軸方向に異なる格子定数を持つ独立した二相がエピタキシャル成長していることが確認された。また、透過電子顕微鏡を用いた断面観察によると、柱状にエピタキシャル成長した組織が見られた。この柱状エピタキシャル相は、格子像のパターンが基板と一致しないことからスピネル型構造であると考えられる。当日は本薄膜における詳細な磁気的性質についても報告する。

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真空チャンバー内に電磁石を組み込んだダイナミックオーロラPLD装置を用いてPZT薄膜を作製した。PZT薄膜はSrTiO3シード層上に作製したが、シード層、PZTともに400℃以下という低温で結晶化した。磁場印加中で成膜したPZT薄膜は低いリーク特性を示し、約30μC/cm2という比較的高い残留分極を示した。磁場を印加しない場合、PZTはこの温度では結晶化しなかった。成膜中に磁場を印加した際のプラズマの状態は分光器によって分析した。

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熱処理を施した亜鉛フェライトスパッタ薄膜にフェムト秒レーザーを照射したところ、磁気特性の変化が見られた。熱処理薄膜の反強磁性的な挙動に対して、レーザー照射後の薄膜では、室温以上でスピン凍結の見られるクラスタースピングラス的な磁化挙動を示した。レーザー照射前後で結晶構造、Zn²⁺とFe³⁺のカチオン比にほとんど変化が見られないことから、磁性変化の要因は第三相の析出ではなく、フェムト秒レーザー照射によるカチオン再配列の結果、ランダムな分布が凍結されたためと考えられる。また、同試料でフェムト秒レーザーの照射条件を変化させると、観測される磁性変化に違いが生じることが分かった。

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レーザーアブレーション法を用いて (001), (110), (111) SrTiO3 (STO) および (001) LaAlO3 (LAO) 基板上にSrRuO3 (SRO), BaRuO3 (BRO) およびCaRuO3 (CRO) 薄膜をエピタキシャル成長させ、基板面方位と薄膜の表面形態および微細構造の関係を調べた。結晶構造の近いSROとCROは、(001) STO上では層状成長し、(110) 面上では島状成長した。 (111) 面上ではSROは層状成長したが、CROは柱状に成長した。 (001) LAO上では成長様式が (111) STOと逆転した。BROはいずれの基板でもSROおよびCROとは異なる微細構造をとり、BROの長いc軸を反映した微細構造を示した。

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強磁場を用いたマグネトベクトルプロセッシングを用いることで、新規な微細構造を持つ水酸アパタイト系材料あるいはハイドロタルサイトなどのＬＤＨ型の粘土材料の種々の材料設計を試みたところ、新規な結果が得られた。また、ベクトルプロセッシングを利用することによって、コラーゲンと水酸アパタイトを配列した新規バイオマテリアルの開発にも成功した。種々の材料における材料設計に強磁場を用いたマグネトベクトルプロセッシングがきわめて有効であることを、これまで得られた成果を基にして紹介する。

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レーザーCVD法によってアルミナ膜を合成した。成膜中の基板温度が高くなるにつれて、κ相、κとαの混相、α相へと生成相が変化した。また、レーザー出力が高い場合には、より低い基板温度でα相が生成し始めることがわかった。

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