2021 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of High Entropy Alloy Nanoparticles with Flash Lamp Annealing
Publicly Offered Research
| Project Area | High Entropy Alloys - Science of New Class of Materials Based on Elemental Multiplicity and Heterogeneity |
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| Project/Area Number |
21H00138
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
米澤 徹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90284538)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 高エントロピー / ナノ粒子 / 合金 / 固溶体 / 還元 / 非平衡 / 多元素 / 金属錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、高エントロピー合金ナノ粒子の合成において、多種金属塩および多種金属の錯体の混合物にフラッシュアニール（フラッシュランプを用いた短時間熱焼成）操作を施すことによって非平衡的に金属を凝集させる手法をとることを考えた。フラッシュアニール法によって、ナノ粒子を合成するには次の方法を用いた。金属に還元性のアミノアルコール分子を付与した液体性金属錯体を得て、それらを混合した。それを紫外線を吸収しうるシリコンウェハーに塗布し、フラッシュランプ照射を行った。フラッシュランプ照射で十分金属イオンは還元され、粒子になることが分かった。ただ、錯形成試薬に分子量の小さいものを選んでいるので、粒子が大きく、やや大きめな分子の添加で粒子径制御する必要性を感じている。その最適化が難しい。また、金属塩をグラフェン・酸化グラフェン上に担持させ、熱焼成もしくはフラッシュアニールによって金属イオンの還元が可能であり、ナノ粒子の形成が認められた。特に酸化グラフェンには金zくイオンのトラップモードがあると考えられ、粒成長が抑制できる可能性を見出した。複数の金属イオンの混合系においては、液体の金属錯体の粘度がやや高く、完全混合が難しかったため、混合状態からの錯形成を行って、フラッシュランプアニールを検討したところ合金化ができた。酸化グラフェン上に塩を担持した場合も同様に微細なナノ粒子が得られており、これが多種イオンの混合体であることが見いだされている。現時点で、フラッシュランプアニールと通常の焼成との構造に違いがみられているところから短時間での焼成について優位性があると認識できている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
フラッシュランプアニールによる金属塩および金属錯体の短時間焼成、非平衡凝集誘発による高エントロピー合金ナノ粒子の合成を検討している。液状の金属錯体を用いることとしたが、高粘度であるため均一混合が難しいことがあり、手法を変えることとした。それによる得られるナノ粒子の構造決定にやや時間を要した。そのために、フラッシュランプアニール効果を高めるグラファイト系担体の利用の検討も行い、微細な合金ナノ粒子を得ることができた。また、フラッシュランプアニール焼成の最適化による粒子径制御の検討を行っており、さらなる高次合金化に時間を要する。また、光学特性に特異な挙動があるため分光特性の検討もはじめた。
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| Strategy for Future Research Activity |
フラッシュランプアニールを用いた金属イオンの短時間還元は、それ自体は進行し、非平衡的な原子凝集を招くことはわかった。しかしながら、高エントロピー合金の作製において、調製時には複数のパルスが照射されるために、平衡状態に最終的になるのか、どういうエネルギーの与え方がよいのかの最適化には多くのパラメータがある可能性が出てきた。多くの多元系を同じパラメータで解決できるということにはならなさそうである。現時点で貴金属と遷移金属と両方を目指しており、それぞれの高エントロピー合金ナノ粒子の可能性を確実とする。
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Research Products
(11 results)
