2015 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Carbon Nitride Study using Nanoamourphous Carbon Nitride
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26286046
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
財部 健一 岡山理科大学, 理学部, 教授 (50122388)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 嘉久 岡山理科大学, 理学部, 教授 (00258211)
松石 清人 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 教授 (10202318)
中山 敦子 新潟大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (50399383)
福井 一俊 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80156752)
高橋 博樹 日本大学, 文理学部, 教授 (80188044)
山崎 大輔 岡山大学, その他部局等, 准教授 (90346693)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 窒化炭素 / アモルファス / ナノ / 転換 / 高圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノアモルファス窒化炭素は不安定である。そのため圧力、温度、他物質との反応等で様々な物質に転換する可能性を有する。合成圧力として40GPaを見込んでいる。この程度の圧力発生にはダイヤモンドアンビルが使いやすい。ダイヤモンドアンビルではレーザ加熱により加温するが、レーザ光が絞られていること、熱伝導のよいダイヤモンドや金属ガスケットを用いていることなどから、試料空間に大きな温度勾配が生じる。その結果、多様な相が形成され合成試料の分析を難しくする。そこで、温度勾配を改善する目的で、疑似的に空洞輻射を用意すれば温度勾配は改善されると期待される。そこで、金からなる一つ穴が開いたセルを作製し、試料を充填してダイヤモンドで加圧してレーザ加熱するという方法を思いついた。今年度はセルの作製法の確立に時間を要した。この空洞セルを用いた相当数の合成実験を行う中で、空洞セルの準備方法、ナノアモルファス窒化炭素試料詰めと加圧、加温実験の手順を確立してきた。合成実験を相当数行い多数の合成試料ができた。それらの試料観察、分析(組成、構造など）は、金セルから試料を取り出す方法としてFIBによる断面切断露出がある。それにより断面の微小領域分析がSEMなどにより行える。今年度は主として空洞の開いた穴から合成試料について組成分析を行った。レーザ加熱時間が短い場合は窒素抜けは生じることなく平坦面を維持している。加熱時間んが長くなると窒素抜けによるクレータが観察された。組成は炭素リッチへと変化した。平坦性を維持委した加熱条件では窒素組成も維持できており、これらの試料でのFIB断面切断による組成分析などが次の課題になると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ダイヤモンドアンビル中に疑似的空洞輻射を用意するという斬新なアイデアを開拓した。これまでにない実験手法の開拓のため多くの試行錯誤を重ねて漸くその手法の確立までに漕ぎ着けた。疑似的空洞輻射による温度均一性の改善効果を精密に評価するという点で時間が掛かっており、そのため進捗がやや遅れていいる。合成温度が加熱時間により制御される結果が分かり、それはこのセルの特徴として理解される。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成温度が比較的低く出発組成が維持される温度範囲の疑似黒体輻射技術を用いて、40GPa,1500-2000Kでの窒化炭素の高圧合成を行う。その温度域から十分に離れてしまうと窒素と炭素に分解していくものと思われる。
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| Causes of Carryover |
平成27年12月ダイアモンドアンビルによる高圧合成実験の過程で対象とする出発試料の大きな収縮、膨張が原因でアンビルに不均一な大きな力が作用しアンビルが破壊され実験の継続が困難となった。研究遂行上、この高圧合成により研究目的の超硬質物質を創成することがで不可欠であるため研究方式を見直すこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
アンビルが破壊をさけるたまに、合成試料量を半分程度に減じ、収縮・膨張量を減らした上で、高圧合成実験をやり直すこととした。
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