超微粒子の自己組織化を用いた界面放射特性の制御

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本研究では,「数十ナノメートルからサブマイクロメートルの超微粒子の界面付着密度変化と界面放射特性の関係を明らかにする」ことを研究の目的とした.本年度は,以下の3項目について実験ならびに解析の両面から研究を実施した.(1) 超微粒子の壁面付着挙動・構造に関する分子動力学解析超微粒子(炭素ナノ粒子)の壁面付着挙動に関する分子動力学シミュレーションのためのプログラミングを作成し,壁面の温度,超微粒子(ナノ粒子)の代表スケール,超微粒子(ナノ粒子)密度などをパラメータとして,分子動力学シミュレーションを行った.その結果,同一速度条件においては,超微粒子の粒子径が小さいほど表面に付着しやすいこと,超微粒子が表面に吸着した場合においても超微粒子は表面上を常に動いていること,が分かった.(2) 超微粒子の特性とその自己組織化構造の関係の実験的観察超微粒子(ナノ粒子)の材質(フラーレン,酸化銅ナノ粒子,アルミナナノ粒子)およびその懸濁溶液重量濃度をパラメータとした金属界面を作成した.作成した界面の微細構造を,走査型電子顕微鏡を借用して観察するとともに,通常の光学顕微鏡でも観察を行った.その結果,数マイクロメートルの凝集体が存在することは明らかになったが,実験条件を変化させても,完全に規則的なナノ構造を形成することができなかった.(3) 超微粒子の表面処理パラメータと界面放射特性の関係の検討上記(2)で作成した超微粒子付着界面に対して,その界面からの放射率特性を,分光器(ICCD付,ORIEL製MS257)ならびに借用した赤外分光器をカセグレン光学系に接続をした装置を用いて,その界面をマクロ触媒燃焼器によって加熱しながら放射特牲を計測した.その結果,超微粒子付着界面から放射された近赤外線強度が界面に超微粒子が付着することによって変化することが観察された.