2017 Fiscal Year Research-status Report
液相レーザーアブレーションによる炭化鉄微粒子の生成
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16K05733
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
山田 康洋 東京理科大学, 理学部第二部化学科, 教授 (20251407)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レーザーアブレーション / レーザー照射 / 微粒子 / 炭化鉄 / 準安定相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに製作した溶媒循環型に改造した密封型セルを用いて炭化鉄微粒子の生成を引き続き行なった。エタノールとメタノールを用いて得られる炭化鉄微粒子の組成に明確な違いが現れることを確認した。一般に、液中レーザーアブレーションによる微粒子生成は静止した溶媒中で行なうため、レーザーアブレーション直後に得られる微粒子（ＬＡ粒子）と、この粒子が溶媒中に漂うことによってさらに溶媒中でレーザー照射されることによって凝集・化学変化などの変成を受けた微粒子（ＬＩ粒子）が混在したものが得られる。これら二つの効果を明確に区別するために、レーザーアブレーション直後に得られたLA粒子を溶媒を循環させながらフィルターで捕捉し、XRD, TEM, メスバウアー分光法で測定した。さらにこのLA粒子を溶媒に再度懸濁させて集光せずにレーザー照射を行ってLI粒子を得た。このLA粒子も同様に測定することによってLAとLIの効果の差異を明らかにした。
エタノールを溶媒とした場合のLA粒子は安定なセメンタイトFe3Cのほかに準安定相のFe4Cが混在した。しかし、LI粒子ではFe4C量は減少し、Fe3Cが増大した。エタノール中ではレーザー照射によって炭化鉄の結晶化が促進され、粒径の増大に伴って安定相のFe3Cに変化することが明らかとなった。
これに対し、n-ヘキサンを溶媒として同様の測定を行ったところ、LIによって粒径の増大とFe3Cへの変化はみられるものの、その結晶子は逆に小さくなることがわかった。レーザー光照射によって微粒子は熱反応が促進されるために粒径の増大がみられるのは当然であるが、溶媒からの炭素供給量によって結晶子の成長と分解の競合が起きていることが予想される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
装置開発や実験条件・合成条件の検討などは順調に予定通り進展している。得られた結果も概ね予想通りであるものの、溶媒によってレーザー光照射による微粒子の変性過程に違いがみられ、この理由について検討する必要が生じ、新しく探索すべき方向が見出された。
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| Strategy for Future Research Activity |
溶媒中に懸濁した微粒子のレーザー照射による変性が溶媒によって大きく異なることを見出したため、さらに多種類の有機溶媒で実験を重ねて、凝集や化学反応の傾向を見出す予定である。
この研究は、当初の計画で来年度に予定している鉄以外の金属を混在させた微粒子の磁気構造の探索と並行して行う予定である。。
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| Causes of Carryover |
実験の進捗状況に応じて消耗品を発注したため、少額の余剰が生じ次年度に回すこととした。
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