新規物理気相法によるナノダイヤモンド粉末の創製と異種元素ドーピングによる磁性付与

使用新的物理气相方法创建纳米金刚石粉末，并通过掺杂不同元素赋予磁性

• 批准号: 15J00654
• 负责人: 楢木野 宏
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00654/
• 关键词: ナノダイヤモンド; 磁性付与; 物理気相成長法; 同軸型アークプラズマガン

平成27年度の研究では，物理気相成長法の一つである同軸型アークプラズマガン(coaxial arc plasma gun: CAPG)を用いてナノダイヤモンド粉末の作製装置の開発と作製条件の確立に注力した．CAPGにグラファイトロッドを原料およびカソードとして取り付け，石英板にアークプラズマを照射することでナノダイヤモンド粉末の作製を行った．粉末X線回折測定より，作製した粉末中に直径10 nm以下のダイヤモンドが存在することが明らかとなった．さらに，放電エネルギーによりナノダイヤモンド粉末を2.4 nmから15 nmの範囲で制御することに成功した．アークプラズマの発光分光分析より，プラズマ中の粒子の内，炭素イオンがダイヤモンドの形成に大きく寄与していると考えられる．浮沈法を用いた密度測定より，作製した粉末中には約40 %のダイヤモンドが存在することが明らかとなった．この値は，現在のナノダイヤモンド粉末の主な生産方法である爆轟法の一次生成物と同程度の割合である．ダイヤモンド粉末への磁性付与は，Cr原子をin situドーピングすることで図った．ダイヤモンド格子中でCrが2価の状態で存在することで磁気モーメントが生じることが理論的に予測されている．X線光電子分光より作製した粉末中にCrが含まれていることは確認されたが，磁気測定によるCrドープナノダイヤモンド粉末の磁性は観測されなかった．これは，Crがダイヤモンド格子中ではなくアモルファスカーボン相に存在するためであると推測される．作製可能なナノダイヤモンドの粒径をさらに大きくすることで，ダイヤモンド格子中に取り込まれるCrの割合が増加し，磁性が観測できる可能性が高くなると期待できる．

Pp.47-53 27 annual の research で は, physical 気 each other n の a つ で あ る type coaxial ア ー ク プ ラ ズ マ ガ ン (coaxial arc plasma gun: CAPG) を with い て ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド powder の の system device for 発 の と cropping conditions established に note force し た. CAPG に グ ラ フ ァ イ ト ロ ッ ド を materials お よ び カ ソ ー ド と し て り pay け, quartz plate に ア ー ク プ ラ ズ マ を irradiation す る こ と で ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド を line the powder の cropping っ た. Powder X-ray determination of inflexion よ り, cropping し に た powder diameter below 10 nm の ダ イ ヤ モ ン ド が exist す る こ と が Ming ら か と な っ た. さ ら に, discharge エ ネ ル ギ ー に よ り ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド powder を 2.4 nm か ら 15 nm の van 囲 で す system initiates a る こ と に successful し た. ア ー ク プ ラ ズ マ の 発 light spectrophotometer よ り, プ ラ ズ マ の の particles, carbon イ オ ン が ダ イ ヤ モ ン ド の に big き く send し て い る と exam え ら れ る. Method of floating shen を with い た density よ り, cropping し た powder in に は about 40% の ダ イ ヤ モ ン ド が exist す る こ と が Ming ら か と な っ た. <s:1> <s:1> value, now <s:1> ナノダ ヤモ ド ド ド powder な main な production method である detonation method <e:1> primary product と same degree <s:1> cutting である. ダ イ ヤ モ ン ド powder へ の magnetic give は, Cr atom を in situ ド ー ピ ン グ す る こ と で 図 っ た. ダ イ ヤ モ ン ド grid で Cr が 2 価 の exist state で す る こ と で magnetic 気 モ ー メ ン ト が raw じ る こ と に が theory to measure さ れ て い る. The X-ray photoelectron spectroscopic よ り cropping し た に Cr が in powder contains ま れ て い る こ と は confirm さ れ た が, determination of magnetic 気 に よ る Cr ド ー プ ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド の magnetic powder は 観 さ measurement れ な か っ た. こ れ は, Cr が ダ イ ヤ モ ン で ド grid は な く ア モ ル フ ァ ス カ ー ボ ン phase に exist す る た め で あ る と speculation さ れ る. Cropping could な ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド の size を さ ら に big き く す る こ と で, ダ イ ヤ モ ン に ド grid take り 込 ま れ る Cr の cut が raised plus し, magnetic が 観 measuring で き likely が る く な る と expect で き る.

项目成果

同軸型アークプラズマ法で作製した超ナノ微結晶ダイヤモンド粉末の構造解析

同轴电弧等离子体法制备超纳米微晶金刚石粉的结构分析

• 发表时间: 2015
• 作者: Hiroshi Naragino;Aki Tominaga;Kenji Hanada;and Tsuyoshi Yoshitake;冨永亜希，楢木野宏，Mohamed Egiza，神谷和孝，吉武剛;冨永亜希，楢木野宏，神谷和孝，吉武 剛
• 通讯作者: 冨永亜希，楢木野宏，神谷和孝，吉武 剛

Fabrication of ultrananocrystalline diamond/nonhydrogenated amorphous carbon composite films for hard coating by coaxial arc plasma deposition

同轴电弧等离子体沉积硬涂层超纳米晶金刚石/非氢化非晶碳复合薄膜的制备

• 发表时间: 2016
• 期刊: Evergreen
• 作者: Hiroshi Naragino;Mohamed Egiza;Aki Tominaga;Koki Murasawa;Hidenobu Gonda;Masatoshi Sakurai;and Tsuyoshi Yoshitake
• 通讯作者: and Tsuyoshi Yoshitake

Room-temperature hard coating of ultrananocrystalline diamond/nonhydrogenated amorphous carbon composite films on tungsten carbide by coaxial arc plasma deposition

• DOI: 10.7567/jjap.55.030302
• 发表时间: 2016-01
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Hiroshi Naragino;Mohamed Egiza;A. Tominaga;K. Murasawa;Hidenobu Gonda;M. Sakurai;T. Yoshitake

超ナノ微結晶ダイヤモンド粉末の小角散乱法での構造解析

小角散射法分析超纳米微晶金刚石粉的结构

• 发表时间: 2016
• 作者: Hiroshi Naragino;Aki Tominaga;Kenji Hanada;and Tsuyoshi Yoshitake;冨永亜希，楢木野宏，Mohamed Egiza，神谷和孝，吉武剛
• 通讯作者: 冨永亜希，楢木野宏，Mohamed Egiza，神谷和孝，吉武剛

Fabrication of Nanodiamond Powders and Hard Ultrananocrystalline Diamond/nonhydrogenated Amorphous Carbon Composite Films Using Coaxial Arc Plasma Gun

使用同轴电弧等离子枪制备纳米金刚石粉末和硬质超纳米晶金刚石/非氢化非晶碳复合薄膜

• 发表时间: 2015
• 作者: Hiroshi Naragino;Mohamed Egiza;Aki Tominaga;and Tsuyoshi Yoshitake
• 通讯作者: and Tsuyoshi Yoshitake