拡大アーク法を用いたC_<60>合成プロセスの開発

• 研究課題/領域番号: 05650736
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 金属生産工学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 伊藤 公久 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10159866)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 1995年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 1994年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1993年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 拡大アーク / C_<60> / C_<70> / フラーレン / 分離 / アーク / 炭素クラスター / 合成プロセス / プラズマ

研究概要

従来のC60合成プロセスに比べてはるかに大量のリウムガスをアーク部に導入することによって、安定な拡大アークを生成させ、フラーレンを合成が可能なことを実証した。C60とC70の分析法の検討を行い、飛行時間型質量分析計に導入する試料の加熱方法を改良することによって、C60と低次の炭素クラスターのピークに加えて、C70のスペクトルを明確に分離し、それぞれの生成率を正確に分析できるようにした。実際の合成実験においては、実験装置内の捕集器を4つの部分に分割し、各部分における捕集率を求めた。前述したように大量のHeガスを用いた結果、C60に対して従来10%程度であったC70の存在比が、本実験では20〜50%に達した。これは、容器内のガス流れによって、未捕集のC60が増加したためであると考えられる。容器内ガス流れを熱粒体計算によって求めたところ、アークに対して同軸にガスを吹き込むと、陰極堆積物が増加し、捕集効率が低下すること、下部捕集器付近に、渦が生じ、これが捕集率の増加に寄与していることが明らかとなり、最適装置設計の指針を得た。また、拡大アーク反応装置の特徴でる、液体導入機構を用いて、黒鉛以外の炭素源として、トルエンの利用を試みた。また、Laを内包するフラーレンの合成のため、2-エチルヘキサン酸ランタンのトルエン溶液(La:7%)を同様に吹き込んで実験を行った。前者では、長時間の実験が不可能であったため、合成の可能性についての結論は得られなかった。また、後者の実験では、安定なアークを保持することが困難であり、さらに大容量の実験設備が必要であるとの結論を得た。