ナノ粒子の成長と特異現象の宇宙ダストへの展開

本研究では,室内実験で入手したナノ粒子の成長に関する物質科学的知見から,赤外線の天体観測情報を読み解くための指針を得ることを目的としている.観測から同定された鉱物ダストの存在によって恒星周囲の環境が推定されるため,ナノ粒子である鉱物ダストの成長機構を理解することが重要である.本年度は,ナノ粒子の成長に与えるガス雰囲気の効果に着目した実験研究を行った.生成物は透過型電子顕微鏡法と赤外吸収分光法で分析された.COガス中でSiを蒸発させるとSiOナノ粒子とSiC微粒子とが生成され,CO分子が固体微粒子の構成元素となることを見出した.生成したSiOは宇宙の重要固体物質であるMgケイ酸塩ダストの前駆物質とされており,実験結果はMgケイ酸塩ダストが酸素過多雰囲気でなくても形成可能であることを示唆している.そこで,酸素ガスを必要としないMgケイ酸塩ナノ粒子の生成実験をガス中蒸発法により行った.実験は,不活性ガス中蒸発で問題となっていた分別蒸発を抑えることを可能にする粉末落下制御型フラッシュ蒸発法を開発し,SiOとMgとの混合粉末をArガス中で同時蒸発させることで行った.生成物は,フォルステライトのナノ粒子であって酸化ケイ素のナノ粒子を含まないことを明らかにしたが,このことは多くの観測スペクトルで酸化ケイ素が主だって見つからないことに整合性を持っている以前行った酸素混合ガス中蒸発で得た生成物は酸化ケイ素を含んでいたことより,酸素ガスのない実験条件は,より恒星周囲の環境に近い結果を与えている.これより,ガス中蒸発法はガス雰囲気に着目することでより多くの結晶学的示唆を与えるものと期待される.これらの結果は,国内及び海外の研究会で口頭発表し,これまでのガス雰囲気によるナノ粒子の構造変化の相違を見出した実験研究を中心として,「煙微粒子の成長とガス雰囲気」の表題で博士論文にまとめて本学に提出した.

本研究では,室内実験で入手したナノ粒子の成長に関する物質科学的知見から,赤外線の天体観測情報を読み解くための指針を得ることを目的としている.観測から同定された鉱物ダストの存在によって恒星周囲の環境が推定されるため,ナノ粒子である鉱物ダストの成長機構を理解することが重要である.本年度は,ナノ粒子の成長に与えるガス雰囲気の効果に着目した実験研究を行った.生成物は透過型電子顕微鏡法と赤外吸収分光法で分析された.COガス中でSiを蒸発させるとSiOナノ粒子とSiC微粒子とが生成され,CO分子が固体微粒子の構成元素となることを見出した.生成したSiOは宇宙の重要固体物質であるMgケイ酸塩ダストの前駆物質とされており,実験結果はMgケイ酸塩ダストが酸素過多雰囲気でなくても形成可能であることを示唆している.そこで,酸素ガスを必要としないMgケイ酸塩ナノ粒子の生成実験をガス中蒸発法により行った.実験は,不活性ガス中蒸発で問題となっていた分別蒸発を抑えることを可能にする粉末落下制御型フラッシュ蒸発法を開発し,SiOとMgとの混合粉末をArガス中で同時蒸発させることで行った.生成物は,フォルステライトのナノ粒子であって酸化ケイ素のナノ粒子を含まないことを明らかにしたが,このことは多くの観測スペクトルで酸化ケイ素が主だって見つからないことに整合性を持っている以前行った酸素混合ガス中蒸発で得た生成物は酸化ケイ素を含んでいたことより,酸素ガスのない実験条件は,より恒星周囲の環境に近い結果を与えている.これより,ガス中蒸発法はガス雰囲気に着目することでより多くの結晶学的示唆を与えるものと期待される.これらの結果は,国内及び海外の研究会で口頭発表し,これまでのガス雰囲気によるナノ粒子の構造変化の相違を見出した実験研究を中心として,「煙微粒子の成長とガス雰囲気」の表題で博士論文にまとめて本学に提出した.