レーザープロセスを用いたゼオライト合成

レーザーアブレーション法によるゼオライト合成を目指して、さまざまなアプローチを試み実験条件の最適化に取り組んだ。ゼオライトは非平衡相であり、通常の生成方法では温度・圧力・各種の添加剤などの実験条件の精密な制御が必要であり、その薄膜合成も容易ではない。そこで、レーザーアブレーション法を中心的な手法として捉え、水が関わる雰囲気と相互作用させた以下のアプローチによりゼオライトの合成を目指した研究に取り組んだ。我々の研究室で開発した水蒸気雰囲気を制御できるレーザーアブレーション装置を使って、SiOターゲットをレーザーアブレーションして水蒸気中で薄膜を得た。これはアモルファスであったため、さらにオートクレーブを使って水熱条件下でドライゲル変換を試みた。ゼオライト膜への変換は起きるが、アモルファス膜の平坦性は失われることがわかった。更に、通常の合成方法により得られるミクロンサイズのゼオライトを分散させた液にレーザーを照射することによりナノ粒子化を図り、その薄膜化を目指した。ゼオライトは紫外光に対して通常光学吸収はないがレーザー照射に伴う欠陥生成により光吸収が起こり、ナノサイズ化が進むことがわかってきた。5〜25nmのゼオライト粒子が得られるが、小さいものほど光照射の影響によりアモルファス化が起こることが観察された。この研究成果については16年度に特許出願済で、本年論文が掲載された。一方、液体中で直接ゼオライトナノ粒子を合成することを目指して、その予備実験としてさまざまな金属板にレーザー光を水中で集光照射することにより起きる現象について検討した。Ptのように不活性な物質でさえレーザーアブレーションによって生成する物質は条件により酸化物が生成することがわかった。ゼオライト粒子合成にはレーザー照射条件の最適化が重要であると考えられる。

レーザーアブレーション法によるゼオライト合成を目指して、さまざまなアプローチを試み実験条件の最適化に取り組んだ。ゼオライトは非平衡相であり、通常の生成方法では温度・圧力・各種の添加剤などの実験条件の精密な制御が必要であり、その薄膜合成も容易ではない。そこで、レーザーアブレーション法を中心的な手法として捉え、水が関わる雰囲気と相互作用させた以下のアプローチによりゼオライトの合成を目指した研究に取り組んだ。我々の研究室で開発した水蒸気雰囲気を制御できるレーザーアブレーション装置を使って、SiOターゲットをレーザーアブレーションして水蒸気中で薄膜を得た。これはアモルファスであったため、さらにオートクレーブを使って水熱条件下でドライゲル変換を試みた。ゼオライト膜への変換は起きるが、アモルファス膜の平坦性は失われることがわかった。更に、通常の合成方法により得られるミクロンサイズのゼオライトを分散させた液にレーザーを照射することによりナノ粒子化を図り、その薄膜化を目指した。ゼオライトは紫外光に対して通常光学吸収はないがレーザー照射に伴う欠陥生成により光吸収が起こり、ナノサイズ化が進むことがわかってきた。5〜25nmのゼオライト粒子が得られるが、小さいものほど光照射の影響によりアモルファス化が起こることが観察された。この研究成果については16年度に特許出願済で、本年論文が掲載された。一方、液体中で直接ゼオライトナノ粒子を合成することを目指して、その予備実験としてさまざまな金属板にレーザー光を水中で集光照射することにより起きる現象について検討した。Ptのように不活性な物質でさえレーザーアブレーションによって生成する物質は条件により酸化物が生成することがわかった。ゼオライト粒子合成にはレーザー照射条件の最適化が重要であると考えられる。