Surface modification and adding functionality of nanoparticles by gas phase synthesis process

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気相合成プロセスのプラズマ・ガス凝縮法により作製したナノ粒子混合堆積と粒子界面の制御による機能付与を目的として、以下の研究を実施した。（１）コア・シェル粒子の作製と燃料電池電極触媒特性の評価では、Pt/Ce複合ナノ粒子を作製し、カソード電極触媒に適用したときの固体高分子形燃料電池の出力電力特性を評価した。触媒性能に大きなばらつきが見られたが、Pt組成の増加に伴い触媒性能が向上する傾向があること、XRDの結果よりCe組成の大きい試料ではCeOxのピークが観測され、Pt/CeOxナノ粒子における粒子表面のCeOx比によって触媒性能が変化することを見いだした。I-P測定結果によると、触媒性能は表面組成に強く依存している。生成されたCeOxは、その表面エネルギーの差からナノ粒子表面に偏在していると考えられるが、表面のPtとCeOxの組成比の違いによって触媒性能に差が生じていることが判明した。（２）軟磁性と硬磁性のナノ粒子混合堆積膜から成る交換結合磁石のモデル物質の作製と磁気特性評価では、 Fe-Co/Fe-Co-Ptナノコンポジット薄膜を作製した。交換結合を制御するため、バイアス電圧Va=1～5 kVを基板ホルダーに印加した。Va=1～2 kVでは、粒子間の交換結合が強まり、磁化曲線の肩が消滅することが確認された。しかし、Va = 3～5 kVでは、熱処理時に粒子が凝集して粒径が増加した結果、保磁力が減少した。そこで、熱処理時の粒径の増加を抑えるため、RTA処理（Rapid Thermal Anneal：短時間熱処理）を行った。磁化曲線の結果より、昇温速度75 ℃/minの試料において最大の保磁力が得られた。本研究で得られた試料のうち最大エネルギー積が最も大きな試料は、基板バイアスVa = 2 kVかつ熱処理温度700℃の試料で、その値は2.3 MGOeであった。