溶液プラズマ法を用いた表面電位制御型ナノ材料合成プロセスの開発研究

本研究はナノ粒子の操作性の問題を本質的に克服するために、ナノ秒動作型の高耐電圧パルス電源により初めて得られたストリーマないしグロー放電状態を有する溶液プラズマ状態の特徴を生かし、粒子合成と同時に静電処理を施すことで自己組織化的なナノ材料システムの構築や超安定型ナノ粒子分散スラリーなどの合成を目指すものである。具体的には、溶液プラズマ中の高速電子そのものによる帯電性[耐電型]や、これが溶液中の原子・分子に衝突することによって得られた活性種による帯電性[分子修飾型]あるいはこの複合的な効果による表面電荷制御を行った。その結果、以下の知見が得られた。耐電型の粒子の合成において、平均粒径7nmのアルミナ粒子が分散されたスラリーの合成に成功した。このスラリーは極めて分散性が良いために、体積分率で50%まで添加してもスラリーの粘性が上昇しないことを明らかとした。また、この優れた流動性を有するスラリーを用い、ナノインプリント法で350nmライン-100nmスペースのセラミックス構造体が形成出来ることを明らかとした。液中でのBNのプラズマ処理により、不活性であると言われているBNの表面に水酸基を導入することに成功し、これによって界面活性剤をBNの表面に修飾出来ることを明らかとした。以上の結果から、この電荷を利用したナノ粒子の操作性向上によるナノ粒子実用化のソリューションを提案した。

本研究はナノ粒子の操作性の問題を本質的に克服するために、ナノ秒動作型の高耐電圧パルス電源により初めて得られたストリーマないしグロー放電状態を有する溶液プラズマ状態の特徴を生かし、粒子合成と同時に静電処理を施すことで自己組織化的なナノ材料システムの構築や超安定型ナノ粒子分散スラリーなどの合成を目指すものである。具体的には、溶液プラズマ中の高速電子そのものによる帯電性[耐電型]や、これが溶液中の原子・分子に衝突することによって得られた活性種による帯電性[分子修飾型]あるいはこの複合的な効果による表面電荷制御を行った。その結果、以下の知見が得られた。耐電型の粒子の合成において、平均粒径7nmのアルミナ粒子が分散されたスラリーの合成に成功した。このスラリーは極めて分散性が良いために、体積分率で50%まで添加してもスラリーの粘性が上昇しないことを明らかとした。また、この優れた流動性を有するスラリーを用い、ナノインプリント法で350nmライン-100nmスペースのセラミックス構造体が形成出来ることを明らかとした。液中でのBNのプラズマ処理により、不活性であると言われているBNの表面に水酸基を導入することに成功し、これによって界面活性剤をBNの表面に修飾出来ることを明らかとした。以上の結果から、この電荷を利用したナノ粒子の操作性向上によるナノ粒子実用化のソリューションを提案した。