溶液中におけるナノ粒子の粒子径・粒子形状測定及び形状分離に関する研究

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半導体電子材料を始めとした微細化が要求される製品を製造する工程においては、(1)素材となる微粒子の粒子径及び粒子形状を正確に把握すること、(2)素材の性能を均質化するために粒子径及び粒子形状を均-化することが必須となってきている。微粒子の解析手法には(A)乾式法(例 : 走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM))、(B)湿式法(例 : 動的光散乱法(DLS)、レーザー回折・散乱法)があるが、(A)は溶液中における測定が困難なこと、(B)はレーザー光を用いるため、光透過性のない溶液中及び粒子濃度の高い溶液中の正確な測定が困難なこと、また粒子形状を球形と仮定していることから非球形粒子の正確な測定が困難であることが課題である。また、(2)粒子径・粒子形状を均一化するために、(A)粒子径を揃える分級技術、(B)粒子形状を揃える形状分離技術が研究されているが、(A)は球形粒子を対象としていること、(B)は微粒子の適用例がないことが課題である。研究代表者はこれまで、(1)粒子径測定における(A)、(B)の課題を克服するために、粒子間相互作用力測定装置(lFA)を開発・提案し、溶液中における超微粒子の粒子径測定を実施してきた。測定中は微小な間隔に配置した2枚の電極間に試料粒子を誘電分極によって配列させた後、電極間距離を縮めていく。粒子配列の変化に起因する電極間に働く反発力・吸引力の周期が粒子の配列より飛び出した粒子径に相当すると予想されることから粒子径が測定できる。本年度は、IFAを応用して、溶液中における球形粒子及び非球形粒子の粒子径・粒子形状を測定する際の条件として粒子径・粒子の比誘電率・電界強度等を変化させ、それらが測定結果に与える影響を調査した。非球形粒子に関しては、短軸径が球形粒子の一次粒子径と同等の粒子を用いて、その配列特性に起因する測定結果と電界強度の関係を調査した。