ソフト溶液プロセス法によるひげ結晶の作製

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ひげ結晶はCVD(化学蒸着法)などの気相成長法により作製されるものが、この方法の欠点は高価な原料ガスと高熱を必要とするにもかかわらず、多くは未反応ガスとして排出され、一部は大気中に放出される。それに対して"ソフト溶液プロセス法"とは熱や圧力のような大エネルギーを使わず、溶液中で化学反応という低エネルギーでものを作る方法の総称である。従って廃液として回収できるため、大気汚染もなく再利用可能であり、エネルギー的にみても環境に優しいプロセスである。本研究では、ソフト溶液プロセス法の一種である、電析(めっき)法によりひげ結晶を作製することを目的とした。ただし、危険な砒素のようなものは使わない。1,無数のZn合金ひげ結晶(長さ100μm、太さ数μm、無転位)を5分程で作製できた。ひげ結晶の表面がZnO膜で覆われている限り、ひげ結晶は伸び続けるが、この膜がなくなると、成長は停止し、表面は凹凸してくる。2,硫酸浴に硝酸を少し添加すると、その量に比例してひげ結晶は細くなり、ひげの数は増え場所による数の不均一性はなくなる。ひげ結晶を覆う膜はZnOからZn_4SO_4(OH)_6とZn_4SO_4(OH)_6・4H_2Oになり、水和膜の存在がひげ結晶の成長に寄与している。3,N_2ガスをバブリングしたアンモニア水に試料を浸すと、基板のCuが溶け、デンドライトとしてZn-Ni合金ひげ結晶り先端や基板表面上に析出した。これをうまく利用すれば、Zn合金に比べ工業的により重要であるCuのひげ結晶が作成可能となる。