• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

超臨界二酸化炭素流体内のレーザーアブレーションによる機能性ナノ微粒子合性と制御

Research Project

Project/Area Number 17760607
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Reaction engineering/Process system
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

村上 能規  長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (70293256)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2006: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2005: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Keywords超臨界二酸化炭素 / アブレーション / シリコン / 可視発光 / 粒径分布 / 溶媒和 / エキシマーレーザ / ゆらぎ / シリコンナノ微粒子 / 操作型電子顕微鏡 / photoluminecsence / ICCD / 粒径制御
Research Abstract

シリコン基板のレーザーアブレーションが可能な超臨界二酸化炭素流体発生装置を製作し、縦横1cm角に切断したシリコン基板を超臨界二酸化炭素流体内に固定、焦点距離15cmの紫外集光用レンズによりエキシマーレーザー光であるXeClレーザー(308nm、100mJ/pulse)の光をシリコン基板上に集光し、各種二酸化炭素超臨界流体条件において生成する微粒子を捕集し、走査型電子顕微鏡(SEM)で生成したシリコン微粒子の観察を試みた。超臨界二酸化炭素の温度は50℃に固定し、圧力を3.OMPから14MPaまで変化させた。超臨界状態にある二酸化炭素のシリコン基板近傍における溶媒和構造を変化させた。はじめにシリコン基板のアブレーションで生成する微粒子を超臨界二酸化炭素流体の高い背圧(3.0〜14MPa)を利用してシリコン微粒子サンプリング部に捕集を試みたが、二酸化炭素により反応容器からサンプリング部に押し出されるシリコンナノ微粒子は微量であり、その分析は不可能であった。そこで、超臨界状態でアブレーション後、超臨界容器の二酸化炭素を排気、残つたシリコン基板をとりだし、そこに堆積している微粒子を採取レてその微粒子径を観察することにした。まず、その生成した微粒子の微細構造を確かめるため、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を試みた。その結果、超臨界二酸化炭素の圧力が大きくなるほど生成するシリコン微粒子の径が小さくなる傾向があることがわかった。これは、我々の実験条件の超臨界二酸化炭素密度がρ=1.0〜0.1×10^<-3>g/cm^3と二酸化炭素圧力上昇とともに超臨界二酸化炭素の揺らぎが大きくなる領域であり、揺らぎの増大の結果として周囲の超臨界二酸化炭素への熱散逸速度が速くなり、レーザーで加熱・蒸発した御粒子の冷却時間が早くなったからと思われる。次に、超臨界二酸化炭素流体中のアブレーションでシリコンナノ微粒子が可視発光するかどうかについて検討するため、石英基板上たアブレーションで生成したシリコン微粒子に355nmのYAGレーザ3倍波を照射し、発生する発光(Photolumines-cence、以降PL)をICCDにより検出することを目的として、実験を行った、しかし、本実験で得られたシリコンナノ微粒子の発光は観測されなかった。レーザアブレーションで可視発光微粒子を生成することは数多くの研究で知られており、本研究で検出されなかった原因としてはシリコンナノ微粒子表面においてアモルファス層が形成され、PL発光が阻害された等の理由が考えられる。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (8 results)

  • [Journal Article] ビスマス系粉末光触媒のレーザアブレーション法による微細化とその光電流特性2007

    • Author(s)
      村上能規, 橋爪正晴, 五十嵐 学, 野坂芳雄
    • Journal Title

      日本化学会第87春季年会要旨集

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 超臨界二酸化炭素中におけるレーザーアブレーションと粒径制御2006

    • Author(s)
      村上能規, 野坂芳雄
    • Journal Title

      光化学討論会講演要旨集

      Pages: 552-552

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] レーザーアブレーションを利用したBiVO_4薄膜作成とその性能評価2006

    • Author(s)
      村上能規, 五十嵐 学, 笠原文聡, 野坂芳雄
    • Journal Title

      光化学討論会講演要旨集

      Pages: 165-165

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] レーザーアブレーション作用の溶媒和効果と超臨界流体への応用2006

    • Author(s)
      村上能規, 菅谷剛, 野坂芳雄
    • Journal Title

      衝撃波シンポジウム講演論文集

      Pages: 229-229

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] レーザーアブレーション作用の溶媒和効果と超臨界流体への応用2006

    • Author(s)
      村上能規, 菅谷剛, 野坂芳雄
    • Journal Title

      平成17年度衝撃波シンポジウム講演論文集

      Pages: 229-229

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Laser-Induced Incandescence Study on the Metal Aerosol Particles as the Effect of the Surrounding Gas Medium2005

    • Author(s)
      Murakami Y., Sugatani, T., Nosaka, Y.
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry A 109

      Pages: 6995-6995

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Time-resolved Study of the vaporization and the heat loss processes of the metal aerosol particles induced by the near-infrared pulsed laser irradiations2005

    • Author(s)
      Murakami Y., Sugatani, T., Nosaka Y.
    • Journal Title

      IASTA Bulletin 17

      Pages: 33-33

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 微粒子のレーザー加熱による白熱発光スペクトルの観測と微粒子熱放出過程の検討2005

    • Author(s)
      村上能規, 菅谷剛, 野坂芳雄
    • Journal Title

      平成17年度支部合同新潟地方大会講演要旨集

      Pages: 27-27

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

URL: 

Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi