【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.11】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24HK0117
利用課題名 / Title
SPR測定用金コートガラス基板の製作
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）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（副 / Sub）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
キーワード / Keywords
燃料電池/ Fuel cell,スパッタリング/ Sputtering
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)
植村 豪
所属名 / Affiliation
北海道大学 工学研究院 機械・宇宙航空工学部門
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
丹羽翔太
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
松尾保孝
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
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
固体高分子形燃料電池（PEFC）の高出力化のためには，反応が生じる触媒層内の輸送現象を明らかにすることが重要な課題の一つである．その中で，反応面を覆う厚さ数nm の高分子薄膜はプロトンを輸送する働きを担う一方，酸素輸送の妨げにもなっており，高分子薄膜内の物質輸送現象を明らかにすることが不可欠である．しかしその詳細については未だ十分に解明されていない．そこで本研究では，ナノスケールの厚み領域の観察が可能な表面プラズモン共鳴イメージング（SPR）を用い，輸送現象に寄与する高分子薄膜の特性を明らかにするため，SPRの励起が可能な金蒸着ガラス基板を作製し，高分子薄膜のSPR計測を試みた．
実験 / Experimental
本研究では，BK7製のガラス基板（厚み1.0mm,屈折率1.517）を用いて金蒸着を行った．ガラス基板はダイアモンドペンを用いて約25mm角に切断した．金蒸着の前準備として，微細な埃や付着物を除去するため，ビーカーに基板を入れアセトン(15分)，超純水(15分)の順で超音波洗浄を行い，最後に再び超純水ですすいだ．洗浄後はエアガンで基板に付着した水滴を除去し乾燥させた．基板の乾燥後，多元スパッタ装置（QAM-4-STS）を使用して金50nmを基板に蒸着させた．なお，金を蒸着する前に密着性の向上を目的としてチタン2.5nm蒸着した．金蒸着したガラス基板上にはスピンコートによって高分子薄膜を形成し，SPR計測を試みた．
結果と考察 / Results and Discussion
高分子薄膜を形成した金蒸着ガラス基板に対して赤色フィルターを介して白色LEDレーザー光を照射し，入射角度を変えたところ，SPR強度が変化する様子を捉えることに成功した．従来は赤色レーザーを用いていたが，LED光へ変更することで，干渉縞の影響を低減し，観測視野を広範囲に取る事が可能となった．なお，SPR特性を評価するにあたって，高分子膜の屈折率を把握する必要があり，膜厚や加湿度に対する屈折率の依存性を明らかにすることが今後の課題である．
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)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 齋藤秀人，植村豪，田部豊,"PEFC触媒層内輸送現象解析に向けたアイオノマーSPR特性と湿度依存性の評価",一般社団法人 日本機械学会2024年度年次大会, 令和6年9月11日
- Shota Niwa, Hideto Saitou, Yusuke Aoyama, Suguru Uemura, Yutaka Tabe,"Evaluation of Nafion Film SPR Properties and its Humidity Dependence for Analysis of Transport Phenomena in PEFC Catalyst Layers",PRTEC2024, 令和6年12月17日
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