ユビキタス元素化合物の超高圧超高温領域における新物質・新結晶の創製

• Project Area: New Materials Science Using Regulated Nano Spaces －Strategy in Ubiquitous Elements
• Project/Area Number: 22013007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 丹羽 健 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40509030)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 草場 啓治 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (60186385)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 2011: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2010: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: ユビキタス元素 / 超高温高圧力 / 超臨界流体 / 結晶成長 / ナノ空間物質 / 超高温高圧 / 微細組織

Research Abstract

本研究の目的は超高圧環境を利用した新規ユビキタス元素化合物の合成である.具体的には高分子前駆体を用いたC-N(-H)系物質合成や超臨界二酸化炭素や水を用いた新規形態を有する物質合成をおこなった.有機物前駆体を用いた研究では30万気圧までの圧力範囲においてトリアゾールを前駆体に用いることで,バラ状形態を有する炭化窒素の合成やメラニン類似構造の新規物質の合成に成功した.また,水や二酸化炭素の超臨界流体を用いた研究ではカーボンナノチューブや中空角柱状形態を有する物質の合成に成功した.中空角柱状形態を有する物質の合成では,光触媒として有名なルチル型構造を有するTiO_2を対象に研究をおこなった.過去に,我々の研究から超高圧下非平衡場においてルチル型結の晶構造を有する物質が中空角柱状の形態として成長することが明らかにされていたので,同じ結晶構造であるTiO_2も同様に中空の各柱状結晶が得られ可能性があり実験に着手した.実験はチタン箔を純水中で数万気圧に保持し,過去のGeO_2の研究と同様,一箇所を瞬間的に加熱した.回収物の形態および方位観察から中空角柱状のルチル型TiO_2単結晶を多数得ることに成功した.過去に別の研究者が我々と同様水中に置いた金属箔にパルスレーザーを照射し回収物を分析したという結果を報告しているが,その研究は常圧時において行われたもので,ナノサイズのTiO_2結晶は合成されたが中空状のチューブ結晶が合成されたという報告は無い.従って,我々が用いた『超高圧高温超臨界流体』が中空角柱状結晶の合成に重要な役割を果たしたものと思われる.こうした研究は新しい材料合成プロセスの確立を目指すうえで非常に重要であり,特定領域研究の大きなテーマでもあるユビキタス元素物質の材料開発に大きく貢献したものと思われる.

Research Products

• [Journal Article] High-pressure-induced water penetration into 3-isopropylmalage dehydrogenase (2012)
  • Author(s): T.Nagae, et al
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section D Volume: 68 Pages: 300-309
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Growth and optical properties of rectangular hollow tube TiO_2 crystals with rutile-type structure (2011)
  • Author(s): K.Niwa, et al
  • Journal Title: CRYSTAL GROWTH & DESIGN Volume: 11 Pages: 4427-4432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Elasticity of CaIrO_3 with perovskite and post-perovskite structure (2011)
  • Author(s): K.Niwa, et al
  • Journal Title: Phys.Chem.Minerals Volume: 38 Pages: 21-31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] B1-to-B2 Structural Transitions in Rock Salt Intergrowth Structures (2011)
  • Author(s): T.Yamamoto, et al
  • Journal Title: Inorg.Chem. Volume: 50 Pages: 11787-11794
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Compression Behaviors of Binary Skutterudite CoP_3 in Noble Gases up to 40 GPa at Room Temperature (2011)
  • Author(s): Ken Niwa, Daisuke Nomichi, Masashi Hasegawa, Taku Okada, Takehiko Yagi, Takumi Kikegawa
  • Journal Title: Inorganic Chemistry
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超高圧超臨界流体を用いた中空角柱状ルチル型酸化物の単結晶育成 (2012)
  • Author(s): 丹羽健, ら
  • Organizer: 日本セラミックス協会2012年年会
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)
• [Presentation] 斜方晶CaCl_2型構造を有するZnF_2の高温高圧合成とその圧縮挙動 (2011)
  • Author(s): 草場啓治, ら
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院(沖縄県)
• [Presentation] 高圧高温下における新規Cr-Ge系化合物の創製とその物性 (2011)
  • Author(s): 小山春奈, ら
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院(沖縄県)
• [Presentation] B-O系化合物の高圧高温合成と物性 (2011)
  • Author(s): 中沢成輝, ら
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院(沖縄県)
• [Presentation] 金属二フッ化物固溶体の高圧合成 (2011)
  • Author(s): 平野力, ら
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院(沖縄県)
• [Presentation] 高圧高温下におけるヘテロ芳香族化合物の化学反応 (2011)
  • Author(s): 神有輝, ら
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院(沖縄県)
• [Presentation] 高圧高温下における超臨界二酸化炭素と金属の反応 (2011)
  • Author(s): 飯田雅彦, ら
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院(沖縄県)
• [Presentation] 中空角柱状ルチル型酸化物結晶の高圧結晶成長と添加元素効果 (2011)
  • Author(s): 田口鷹志, ら
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院(沖縄県)
• [Presentation] Structure study of IPMDH from piezosensitive and piezophilic (2011)
  • Author(s): T.Nagae, et al
  • Organizer: 22nd IUCr Congress
  • Place of Presentation: Madrid, Spain
• [Presentation] Reaction between supercritical carbon dioxide and metal in high pressure and temperature (2011)
  • Author(s): M.Iida, et al
  • Organizer: 49th European High Pressure Research Group Conference
  • Place of Presentation: Budapest, Hungary
• [Presentation] Organic-to-Inorganic Conversion in High Pressure and Temperature for C-N Inorganic Compounds (2011)
  • Author(s): Y.Jin, et al
  • Organizer: 49th European High Pressure Research Group Conference
  • Place of Presentation: Budapest, Hungary
• [Presentation] Growth of Rectangular Hollow Tube TiO_2 Crystals in High Pressure and Temperature (2011)
  • Author(s): T.Taguchi, et al
  • Organizer: 49th European High Pressure Research Group Conference
  • Place of Presentation: Budapest, Hungary
• [Presentation] Synthesis of Reactive Compounds in High Pressure and Temperature (2011)
  • Author(s): R.Eguchi, et al
  • Organizer: 49th European High Pressure Research Group Conference
  • Place of Presentation: Budapest, Hungary
• [Presentation] Molecular Routes Synthesis for C-N Compounds in High Pressure (2011)
  • Author(s): T.Horibe, et al
  • Organizer: 49th European High Pressure Research Group Conference
  • Place of Presentation: Budapest, Hungary
• [Presentation] 高圧蛋白質結晶構造解析:Structural analysis of protein crystals under high pressure (2011)
  • Author(s): 永江峰幸, ら
  • Organizer: 第28回PFシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場エポカル(茨城県)
• [Presentation] Shewanella属常圧菌と好圧菌由来3-イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の高圧蛋白質結晶構造解析 (2011)
  • Author(s): 永江峰幸, ら
  • Organizer: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府)
• [Presentation] Organic-to-Inorganic Conversion in High Pressure and Temperature for C-N Inorganic Compounds (2010)
  • Author(s): Ken Niwa, Masashi Hasegawa, Yuki Jin, Tatsuya Tanaka, Keiji Kusaba, Takehiko Yagi
  • Organizer: 3rd International Congress on Ceramics
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2010-11-17
• [Presentation] Synthesis of Sn_3N_4 by direct nitriding reaction in high pressure and temperature (2010)
  • Author(s): Kentaro Okuno, Ken Niwa, Keiji Kusaba, Masashi Hasegawa, Takehiko Yagi
  • Organizer: 3rd International Congress on Ceramics
  • Place of Presentation: 大阪(日本)
  • Year and Date: 2010-11-16
• [Presentation] Synthesis and phase stability and compression behavior of transition metal phosphide in high pressure and temperature (2010)
  • Author(s): Hayato Kubota, Ken Niwa, Masashi Hasegawa, Keiji Kusaba, Takehiko Yagi
  • Organizer: 3rd International Congress on Ceramics
  • Place of Presentation: 大阪(日本)
  • Year and Date: 2010-11-15
• [Presentation] レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセルを用いた超臨界流体中におけるルチル型酸化物の特異な結晶成長 (2010)
  • Author(s): 丹羽健, 池谷仁志, 田口鷹志, 長谷川正, 徳永智春, 岡田卓, 八木健彦
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災記念館(仙台)
  • Year and Date: 2010-10-22
• [Presentation] B-O系物質の超高圧高温合成と相安定性 (2010)
  • Author(s): 秦野照章, 丹羽健, 草場啓治, 後藤弘匡, 岡田卓, 長谷川正, 八木健彦
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災記念館(仙台)
  • Year and Date: 2010-10-21
• [Presentation] 様々な圧媒体を用いたゼオライトLTAの高圧圧縮挙動 (2010)
  • Author(s): 田中辰也, 丹羽健, 岡田卓, 長谷川正, 八木健彦
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災記念館(仙台)
  • Year and Date: 2010-10-20
• [Presentation] 高温高圧下におけるMg_2Si高圧相の合成 (2010)
  • Author(s): 西田憲司, 草場啓治, 後藤弘匡, 丹羽健, 長谷川正, 八木健彦
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災記念館(仙台)
  • Year and Date: 2010-10-20
• [Presentation] 高温高圧下でのZnS_2の合成と相安定性 (2010)
  • Author(s): 蒲山和紀, 草場啓治, 丹羽健, 長谷川正
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災記念館(仙台)
  • Year and Date: 2010-10-20
• [Presentation] 高圧高温下での新規フッ化物の合成 (2010)
  • Author(s): 加賀谷崇之, 草場啓治, 後藤弘匡, 丹羽健, 長谷川正, 八木健彦
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災記念館(仙台)
  • Year and Date: 2010-10-20
• [Presentation] 超高圧高温下での新規金属窒化物の合成 (2010)
  • Author(s): 奥野賢太郎, 丹羽健, 長谷川正, 岡田卓, 八木健彦
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災記念館(仙台)
  • Year and Date: 2010-10-20
• [Presentation] 超高圧高温下での新規金属燐化物の創製 (2010)
  • Author(s): 久保田隼人, 丹羽健, 岡田卓, 長谷川正, 八木健彦
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災記念館(仙台)
  • Year and Date: 2010-10-20
• [Presentation] Synthesis and phase stability of zinc sulfide in high pressure and high temperature (2010)
  • Author(s): Kazunori Kabayama, Keiji Kusaba, Ken Niwa, Masashi Hasegawa, Hirotada Gotou, Takehiko Yagi
  • Organizer: 48^<th> EHPRG International Conference
  • Place of Presentation: ウプサラ(スウェーデン)
  • Year and Date: 2010-07-27
• [Presentation] High pressure synthesis and magnetic properties of magnesium manganese fluoride solid solutions (2010)
  • Author(s): Takayuki Kagaya, Keiji Kusaba, Hirotada Gotou, Ken Niwa, Masashi Hasegawa, Takehiko Yagi
  • Organizer: 48^<th> EHPRG International Conference
  • Place of Presentation: ウプサラ(スウェーデン)
  • Year and Date: 2010-07-27
• [Presentation] Synthesis of magnesium silicide thermoelectric material in high pressure and high temperature (2010)
  • Author(s): Kenji Nishida, Keiji Kusaba, Hirotada Gotou, Ken Niwa, Masashi Hasegawa, Takehiko Yagi
  • Organizer: 48^<th> EHPRG International Conference
  • Place of Presentation: ウプサラ(スウェーデン)
  • Year and Date: 2010-07-27
• [Presentation] Growth of rectangular hollow tube oxide crystals with rutile-type structure in supercritical fluid (2010)
  • Author(s): Ken Niwa, Hitoshi Ikegaya, Takashi Taguchi, Masashi Hasegawa, Tomoharu Tokunaga, Takehiko Yagi
  • Organizer: 48^<th> EHPRG International Conference
  • Place of Presentation: ウプサラ(スウェーデン)
  • Year and Date: 2010-07-26
• [Presentation] Compression behaviours of zeolite 4A in various molecular (2010)
  • Author(s): Tatsuya Tanaka, Ken Niwa, Taku Okada, Masashi Hasegawa, Keiji Kusaba, Takehiko Yagi
  • Organizer: 48^<th> EHPRG International Conference
  • Place of Presentation: ウプサラ(スウェーデン)
  • Year and Date: 2010-07-26