2017 Fiscal Year Research-status Report
Preparation of submicron-sized spherical particles using laser-induced agglomeration of nanoparticles
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17K05078
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
辻 剛志 島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (50284568)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | レーザー / アブレーション / ナノ粒子 / コロイド / 凝集 / サブミクロン粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)レーザー誘起凝集過程の定量的解析と制御
本年度は，a)粒子サイズ変化の見積もり，b)保護剤の吸着速度の実験的見積もり，c)保護剤種による脱離効率の違いの観察，を行うことを計画した。a)については，Mieの散乱理論によってコロイドの吸収スペクトルをシミュレーションする方法を取り入れる所まで出来た。b)については，保護剤の吸着速度を，レーザーアブレーションによるナノ粒子の作製からレーザー溶融を行うまでの時間の調節とレーザー誘起凝集の速度から見積もる方法を確立し，ハロゲン化物イオン，クエン酸ナトリウムとの間に著しい吸着速度の違いがあることを実験的に明らかにした。c)については，実験的にはb)との区別を実験的に行うことが困難であることが分かったため，理論計算による金ナノ粒子と保護剤の結合エネルギーの比較を行うことにし，計算を行うためのモデル系を確定したところである。
(2)絶対的生成量向上ための作製プロセスの構築(フローシステム構築の準備)
本年度は，a)遠心分離によるナノ粒子の濃縮・保護剤濃度の調整，を行うことを計画し，手法を確立した。一方，遠心分離やフローシステムを用いずとも，ナノ粒子，およびサブミクロン粒子の作製方法(主に容器，コロイド溶液体積，レーザービーム径)を改良することによって，従来の3倍以上の効率でサブミクロン粒子を作製することが出来ることが分かった。
・その他：(2)の研究を行う過程で，これまで不明であったレーザー誘起凝集の速度と生成するサブミクロン粒子の粒径分布との間の相関を，かなり明確に説明できるメカニズムを考えだすことが出来た。
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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
「概要」示したように，当初計画していたことを概ね実施することが出来た。これらの研究成果を国際学会1件，国内学会5件(内3件は招待講演)，で報告し，関連する情報も含めて論文3件で報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)レーザー誘起凝集過程の定量的解析と制御
「概要」でも述べたように，ごく最近，これまで不明であったレーザー誘起凝集の速度と生成するサブミクロン粒子の粒径分布との間の相関を，かなり明確に説明できるメカニズムを考えだすことが出来た。そのメカニズムでは，これまであまり考慮してこなかったナノ粒子の加熱温度の違いが重要な因子になる。本年度はまず，これを定量的に示すことを行い，これによって保護剤種によるサブミクロン粒子粒径の違いを説明することを試みる。
(2) 絶対的生成量向上ための作製プロセスの構築
フローシステムの必要性をフローセルを試作して検証する。また，凝集を超音波印加によって促進する方法を導入する。さらに，加熱効率の向上をパルスレーザーではなく，連続発振のレーザーを用いて行うことが出来ないか，確かめる。
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| Causes of Carryover |
研究計画に記述したように，レーザー加熱効率について調べるため，H30年度に連続光発振のレーザーを導入することを計画したため，本年度分を少し残すこととした。
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