磁場印加プロセスによる有機・無機複合ナノ粒子の創製と機能性ナノ素子の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15085203
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 森田 浩 千葉大学, 工学部, 教授 (10092355)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲場 秀明 千葉大学, 教育学部, 教授 (70023306) ; 米村 弘明 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (40220769)
• Keywords: ナノ材料 / マイクロ・ナノデバイス / ナノチューブ・フラーレン / 磁場配向 / 磁性金属クラスター / 希薄磁性半導体 / 光電変換 / 熱分析

Research Abstract

研究課題を遂行するため次の3つの研究テーマを設定し分担した。
研究テーマ1:強磁場とレーザーによる有機・金属複合ナノ薄膜の作製(森田) 研究テーマ2:磁場印加プロセスによる新規光機能ナノ素子の創製(米村) 研究テーマ3:強磁場下における反磁性および常磁性物質の精密物性測定(稲場)
研究テーマ1では金属カルボニル化合物(Fe(CO)_5とCo(CO)_3NO)と二硫化炭素との混合気体試料に紫外光(313nm、またはレーザー光の337nm)を照射した結果、有機金属化合物を含む超微粒子を気相中で作製するこどができた。その際、照射セルの内径を変えて超微粒子1個の対流時間、即ち、光化学反応時間を変えると超微粒子の粒径が制御できる簡便な方法を発見した。さらに、複合超微粒子を強磁場下(5T)で作製すると沈積した複合超微粒子の化学組成が大きく変化し、複合超微粒子の化学組成が磁場で制御できることを明らかにした。
研究デーマ2ではTHF/水の混合溶媒中で正電荷を持つフラーレン誘導体とメチルフェノチアジンから約100nmの大きさのナノクラスターを作製することに成功し、磁場の印加で光電荷分離状態の寿命を大きく変化させることができた。また、AOT逆ミセル法を用いることで数nmの大きさの希薄磁性半導体(Zn_<1-x>Mn_xS)のナノ粒子が作製でき、その量子サイズ効果が観測できた。
研究テーマ3ではこれまでに製作した高感度DSC装置の上方に圧縮冷凍型の冷却ヘッドを取り付けて、100mm径の6T磁石ボア内で測定温度領域を200K付近の低温にまで拡張し、さらにPt抵抗温度計の精密な強磁場補正を行い、反磁性物質である水およびGa,Inの金属の融解に及ぼす磁場効果について測定した。これらの物質で磁場の印加による融解温度の上昇が観測され、実測値は拡張Clapeyron式の理論値よりも2〜3桁程度大きいことを見出した。

Research Products

• [Publications] Hiroshi Morita: "Photochemical Sensitization and Magnetic Field Effect on Ultrafine Particle Formation from a Gaseous Mixture of Glyoxal and Carbon Disulfide"Molecular Physics. 101・16. 2569-2574 (2003)
• [Publications] Hiroaki Yonemura: "Photoinduced Intramolecular Electron-Transfer Reactions in Carbazole-Fullerene and Phenothiazine-Fullerene Linked Compounds in Benzene and Benzonitrile as Studied by Fluorescence, Transient Absorption, Time-Resolved EPR, and Magnetic Field Effects"Applied Magnetic Resonance.. 23. 289-307 (2003)
• [Publications] Hiroaki Yonemura: "Magnetic Field Effects on the Decay Rates of Triplet Biradical Photogenerated from Intramolecular Electron-Transfer in a Zinc-Tetraphenylporphyrin-Fullerene Linked Compound"Chemical Physics Letters. 358. 417-422 (2004)
• [Publications] Hiroshi Morita: "Magnetic Field Effect on Chemical Compositions of Ultrafine Particles Synthesized from a Gaseous Mixture of Organosilicon Compound and CS_2"TML Annual Report Supplement. 32-34 (2003)
• [Publications] Hiroshi Morita: "Magnetic Field Effect on the Chemical Structure of Ultrafine Particles Produced from a Gaseous Mixture of Iron Pentacarbonyl and CS_2"TML Annual Report supplement. 263-266 (2003)