パルス細線放電法を用いたナノメートル粒子の合成

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本研究では、パルス細線放電法(PWD法)を用いてナノメートルサイズの粒子を安価に大量生産可能な技術の確立を目的とし研究を行っている。これまでの研究で、直径が数ナノメートルという非常に小さな金属ナノ粒子の作製に成功しているが、これらのナノ粒子は大気中で保管した場合に容易に酸化が進行してしまう問題を抱えており、この問題が金属ナノ粒子の産業応用への大きな障壁となっている。本研究では、この問題を解決するために金属ナノ粒子の表面に酸化防止のための有機被覆を有する有機物被覆金属ナノ粒子の作製を試みた。有機物被覆金属ナノ粒子の作製では、先行研究で実績のある有機物蒸気中でのPWD法による粒子作製手法を取り入れた。有機物被覆銅ナノ粒子の作製では、様々な有機物蒸気中にて有機物被覆銅ナノ粒子の作製を行った。オレイン酸蒸気中にて作製された銅の粒子は、メディアン粒径が6nmの銅のナノ粒子にオレイン酸銅が被覆されたオレイン酸銅被覆銅ナノ粒子であり、有機物蒸気無しの場合と比較すると銅ナノ粒子の分散性と耐酸化性が向上している事が明らかとなった。さらに同様の手法を用いて作製が非常に困難なチタン粒子の作製を試みた。チタン粒子の作製では、細線に投入するエネルギーを減少させる事でチタン粒子の作製が可能である知見を得た。この条件下でオレイン酸蒸気中にて有機物被覆チタン粒子の作製を試みた結果、メディアン粒径が20nm程度のチタン粒子にオレイン酸チタンが被覆されたオレイン酸チタン被覆チタンナノ粒子である事が明らかとなり、作製が非常に困難なチタンナノ粒子の作製に成功した。有機物蒸気中でのPWD法を用いた金属ナノ粒子の作製は、金属ナノ粒子の作製と有機物被覆プロセスを同時に行う事ができるため、粒子の分散性が良く粒子表面に酸化物相を有さない有機物被覆金属ナノ粒子の作製が可能な手法である事が明らかとなった。