High pressure synthesis of nanoparticles

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K06810
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Metal making/Resorce production engineering
• Research Institution: Muroran Institute of Technology
• Principal Investigator: Kuzuya Toshihiro 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00424945)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 濱中 泰 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20280703) ; 関根 ちひろ 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (60261385) ; 武田 圭生 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70352060)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ナノ粒子 / 超高圧 / 硫化銅 / 多孔質 / カルコパイライト

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated an effect of pressure, which is an intensive variable, on a crystalline structure and morphology of nanoparticle. We developed precursors, reaction systems and high pressure cell, which are suitable for a high pressure synthesis of nanoparticle. Under extremely high pressure of up to 2 GPa, Cu2-xS and CuInS2 nanoparticles were synthesized via thermal decomposition of various metal thiolates by using the developed apparatus. Our synthesis procedure could provide Cu2-xS nanoparticles with an average size of 10 nm and relatively fine CuInS2 nanoparticles. Furthermore, the addition of hexadecylamine led to the formation of porous Cu2-xS single crystal. Our synthesis procedure enable us to synthesize nanoparticles with a novel crystalline and nano structure.

Free Research Field

ナノ材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本学の特色ある研究の一つとなっている、超高圧材料合成技術を利用することで、未だ実現していないGPa域でのナノ粒子合成が可能となる。新奇な結晶構造や形態を有する硫化銅やⅠ-Ⅲ-Ⅵ族系ナノ粒子は従来にない物性を示す可能性がある。この材料は光電変換材料や光学材料としても有望であり、環境エネルギー分野に大きな貢献を与える可能性を秘めている。また、ナノテクノロジーの発展がシェールガス革命にすくなからぬ貢献をしていることを考えると、この種の研究がジオケミストリー、特に、地殻、マントル層中での結晶鉱物の核発生、結晶成長機構や有機物と無機鉱物のカップリング現象解明へ重要な知見を与えると期待される。