「ナノメートル原器」創製のための単分散標準粒子の発生に関する研究

用于创建“纳米原型”的单分散标准粒子的生成研究

• 批准号: 15710098
• 负责人: 田中 秀樹
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Chuo University (2004-2005)The Institute of Physical and Chemical Research (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15710098/
• 关键词: ナノメートル原器; 単分散; 標準粒子; フラーレン; 魔法数クラスター; 電気移動度; DMA; コロナ放電

ナノスケール領域において顕著に発現されると期待されている量子サイズ効果は、ナノ物質のサイズ(あるいはナノ粒子の粒径)に極めて敏感であるため、そのサイズを精確に決定することが必要不可欠である。しかし従来から行われている外挿法に基づく方法ではこうしたことは実現不可能であった。そこで本研究では、「ナノメートル原器」とも呼ぶべき単分散なナノ標準粒子の系統的な発生法の確立を目的とした検討を行った。平成17年度は、前年度開発を行ったコロナ放電型ナノ粒子凝集装置およびナノ粒子発生源を用いて、1〜10nm域における単分散標準粒子の系統的発生法について検討を行った。コロナ放電型ナノ粒子凝集装置を用いたところ、放電電流強度に依存したフラーレンナノ粒子粒径分布スペクトルが得られた。分析装置(DMA)の粒径選別分解能を高めて測定を行ったところ、10量体まで重合したフラーレンナノ粒子のスペクトルが、それぞれ他のサイズから単離して観測されることがわかった。このことは、フラーレンナノ粒子を用いることによって、10量体まではナノ定規の目盛りのように扱うことができることを示唆している。一方、その構造について計算機シミュレーションによる予測を行った。その結果、小さなサイズのフラーレンナノ粒子においては直線型の幾何構造が安定であるのに対して、大きなサイズにおいては球形に凝集した形状が安定であることが示された。一方、ナノ粒子発生源において、フラーレンナノ粒子を金属蒸気(銀など)中を通過させることによって得られるナノ粒子についても調べた。その結果、フラーレンナノ粒子の粒径に強く依存する5〜10nmの粒径をもつ金属フラーレン複合ナノ粒子を生成することがわかった。このナノ粒子の粒径は金属蒸気の発生条件によらず非常に一定の値を示すことから、これらの複合ナノ粒子についてもナノメートル原器としての応用が期待される。

ナ ノ ス ケ ー ル field に お い て 顕 the に 発 now さ れ る と expect さ れ て い る quantum サ イ ズ unseen fruit は, ナ ノ material の サ イ ズ (あ る い は ナ の ノ particle size) に extremely め て sensitive で あ る た め, そ の サ イ ズ を precise に decided す る こ と が need not owe で あ る. Line し か し 従 to か ら わ れ て い る external grip method に base づ く method で は こ う し た こ と は be impossible now で あ っ た. そ こ で this study で は, "ナ ノ メ ー ト ル prototype" と も shout ぶ べ き 単 scattered な ナ ノ standard particle の system な 発 body を の established the objective と し た 検 line for を っ た. 17 year before the annual は, pp.47-53 発 を line っ た コ ロ ナ discharge type ナ ノ particle agglutination device お よ び ナ ノ particle 発 students を with い て, 1 ~ 10 nm domain に お け る 単 scattered the standard particle の system 発 body に つ い て 検 line for を っ た. コ ロ ナ discharge type ナ ノ を particle agglutination device with い た と こ ろ, discharge current intensity に dependent し た フ ラ ー レ ン ナ ノ particle size distribution ス ペ ク ト ル が must ら れ た. Analysis (DMA) high の size can choose don't decompose を め て measurement line を っ た と こ ろ, 10 quantity body ま で overlap し た フ ラ ー レ ン ナ ノ particle の ス ペ ク ト ル が, そ れ ぞ れ he の サ イ ズ か ら 単 from し て 観 measuring さ れ る こ と が わ か っ た. こ の こ と は, フ ラ ー レ ン ナ を ノ particles with い る こ と に よ っ て, 10 quantity body ま で は ナ ノ determined の mu sheng り の よ う に Cha う こ と が で き る こ と を in stopping し て い る. One party, そ の tectonic に つ い て computer シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る line to measure を っ た. そ の results, small さ な サ イ ズ の フ ラ ー レ ン ナ ノ particle に お い て は linear の が geometric structure stability で あ る の に し seaborne て, big き な サ イ ズ に お い て は spherical に agglutination し た shape が settle で あ る こ と が shown さ れ た. Party, ナ ノ particle 発 students に お い て, フ ラ ー レ ン ナ ノ を metal particles evaporate 気 (silver な ど) を through さ せ る こ と に よ っ て must ら れ る ナ ノ particle に つ い て も adjustable べ た. そ の results, フ ラ ー レ ン ナ の ノ particle size に strong く dependent す る 5 ~ 10 nm の size を も つ metal フ ラ ー レ ン composite ナ を ノ particles generated す る こ と が わ か っ た. の こ の ナ ノ particle size は metal steam 気 の 発 living conditions に よ ら ず very に on certain の numerical を shown す こ と か ら, こ れ ら の composite ナ ノ particle に つ い て も ナ ノ メ ー ト ル prototype と し て の 応 with が expect さ れ る.

项目成果

Tanaka H., Takeuchi K., Negishi Y., Tsukuda T.: "Highly oxygenated fullerene anions C_<60>O_n^- formed by corona discharge ionization in the gas phase"Chem.Phys.Lett.. 384. 283-287 (2004)

Tanaka H.、Takeuchi K.、Negishi Y.、Tsukuda T.：“气相中通过电晕放电电离形成的高度氧化的富勒烯阴离子 C_<60>O_n^-”Chem.Phys.Lett.. 384. 283-287

Experimental transfer function for a low-pressure differential mobility analyzer by use of a monodisperse C_<60> monomer

使用单分散 C_<60> 单体的低压差动迁移率分析仪的实验传递函数

• 发表时间: 2003
• 期刊: J.Aerosol Sci. 34
• 作者: Tanaka H.;他1名
• 通讯作者: 他1名

Highly oxygenated fullerene anions C60On− formed by corona discharge ionization in the gas phase

气相中电晕放电电离形成的高含氧富勒烯阴离子 C60On−

• DOI: 10.1016/j.cplett.2003.11.113
• 发表时间: 2004
• 期刊: Chemical Physics Letters
• 影响因子: 2.8
• 作者: Hideki Tanaka;K. Takeuchi;Y. Negishi;T. Tsukuda
• 通讯作者: T. Tsukuda

Tanaka H., Takeuchi K.: "Experimental transfer function for a low-pressure differential mobility analyzer by use of a monodisperse C_<60> monomer"J.Aerosol Sci.. 34. 1167-1173 (2003)

Tanaka H.、Takeuchi K.：“使用单分散 C_<60> 单体的低压差动迁移率分析仪的实验传递函数”J.Aerosol Sci.. 34. 1167-1173 (2003)

Structure identification of a C_<60> dimer using electrical mobility measurements

使用电迁移率测量对 C_<60> 二聚体进行结构鉴定

• 发表时间: 2004
• 期刊: Jpn.J.Appl.Phys. 43
• 作者: Tanaka H.;他1名
• 通讯作者: 他1名