2015 Fiscal Year Annual Research Report
新しい化学種としての複合ナノ粒子の反応性と時間発展構造
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25246013
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
名嘉 節 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料拠点・微粒子工学グループ, 主席研究員 (30344089)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 実 中央大学, 理工学部, 助教 (00455859)
橋新 剛 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (20336184)
上床 美也 東京大学, 物性研究所, 教授 (40213524)
高見 誠一 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40311550)
中根 茂行 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料拠点・微粒子工学グループ, 主任研究員 (40354302)
冨樫 貴成 山形大学, 理学部, 助教 (80510122)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 海底熱水噴出孔 / 超臨界水熱場 / ナノ結晶 / 表面修飾 / 衝突反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温・高圧の環境下の水（熱水）中で有機物が共存する条件での結晶成長は、有機物の存在しない場合では実現しないことが生じる。有機物存在下では、表出する結晶面がコントロールできることや非常に複雑な形状の微細構造を形成することが明らかとなってきた。水の性質が大きく変化する臨界点(22メガパスカル、摂氏374度)付近の水は、常温常圧では溶けない油脂なども溶けるため、金属酸化物などが結晶成長する際に成長する結晶表面は有機物が作用するために、結晶成長が変調されるからである。本研究課題では、熱水中の微結晶の合成法を発展させて連続的な合成プロセスとして「海底熱水噴出孔」での結晶成長機構を応用した新しい熱水合成法を開発している。今年度の実績は以下のようである。１）昨年度に開発した海底熱水噴出孔型反応装置および積層膜合成機構を用いてシリコン基板上にセリアを成長させることに成功した。セリア微結晶の配向制御が可能であることを見出した。２）また、同反応装置においては長時間の反応実験が可能になり、熱水中で複雑な無機微細構造を作製することに成功した。３）表面修飾したナノ結晶を一次粒子としてバルク構造化することに成功した。４）超臨界水熱中で合成されたセリアナノ結晶が工業用プラスチックのリサイクルを可能にする高い触媒能を有することを見出した。５）超臨界中で合成されたコバルトブルーナノ結晶の参照系であるバルク結晶の磁気状態を明らかにし、同ナノ結晶の示す特異な物性の起源を明らかにした。
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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
サブテーマである「海底熱水噴出孔型のナノ結晶合成装置を用いた熱水中反応の時間発展構造」に注力して研究を行い、順調に進展している。開発した反応装置の展開として新しく積層膜形成機構を導入して、微結晶の配向膜の作製に成功したことは、思いがけない収穫であった。また、当初は新しい「化学種」としての有機分子により表面修飾された金属酸化物ナノ結晶の合成にフォーカスしていたが、溶媒中での振舞いと構造化に関連した思いがけない発見があり、物理化学的な基礎研究と同時に知財化にも取り組むことになっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である28年度の研究実施計画に大きな変更は無いが、上述したセレンディピティであるナノ-ミクロ構造を有する構造化への展開を図りつつ、表面修飾された金属酸化物ナノ結晶の基礎的な特性を明らかにする。また、参照系であるバルク系との比較により一次粒子の物性・構造の特異性を明らかにする。
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Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Multistage ordering and critical singularities in Co1-xZnxAl2O4 (0<x<1): Dilution and pressure effects in a magnetically frustrated system2015
Author(s)
T. Naka, K. Sato, Y. Matsushita, N. Terada, S. Ishii, T. Nakane, M. Taguchi, M. Nakayama, S. Ohara, S. Takami, A. Matsushita
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 91/224412
Pages: 1-10
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Field induced phenomena in magnetically frustrated systems Co1-xMxAl2O4 (M = Mg, Zn)2015
Author(s)
Takashi Naka, Koichi Sato, Satoshi Ishii, Takayuki Nakane, Noriki Terada, Minori Taguchi, Minako Nakayama, Yoshitaka Matsushita, Akiyuki Matsushita, and Seiichi Takami
Organizer
International Conference on Magnetism (ICM2015)
Place of Presentation
Palau de Congressos de Catalunya, Barcelona, Spain
Year and Date
2015-07-05 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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