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溶液プラズマ法を用いた表面電位制御型ナノ材料合成プロセスの開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 19656167
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

中山 忠親  長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (10324849)

研究分担者 江 偉華  長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (90234682)
関野 徹  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20226658)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2008年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2007年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードセラミックス / ナノ粒子 / 溶液プラズマ / 表面電荷 / 自己組織化 / 単分散制御 / アルミナ / 粘度
研究概要

本研究はナノ粒子の操作性の問題を本質的に克服するために、ナノ秒動作型の高耐電圧パルス電源により初めて得られたストリーマないしグロー放電状態を有する溶液プラズマ状態の特徴を生かし、粒子合成と同時に静電処理を施すことで自己組織化的なナノ材料システムの構築や超安定型ナノ粒子分散スラリーなどの合成を目指すものである。具体的には、溶液プラズマ中の高速電子そのものによる帯電性[耐電型]や、これが溶液中の原子・分子に衝突することによって得られた活性種による帯電性[分子修飾型]あるいはこの複合的な効果による表面電荷制御を行った。その結果、以下の知見が得られた。耐電型の粒子の合成において、平均粒径7nmのアルミナ粒子が分散されたスラリーの合成に成功した。このスラリーは極めて分散性が良いために、体積分率で50%まで添加してもスラリーの粘性が上昇しないことを明らかとした。また、この優れた流動性を有するスラリーを用い、ナノインプリント法で350nmライン-100nmスペースのセラミックス構造体が形成出来ることを明らかとした。液中でのBNのプラズマ処理により、不活性であると言われているBNの表面に水酸基を導入することに成功し、これによって界面活性剤をBNの表面に修飾出来ることを明らかとした。以上の結果から、この電荷を利用したナノ粒子の操作性向上によるナノ粒子実用化のソリューションを提案した。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (8件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] The Nobel Solution Process Using the Extreme Energy State for Anisotropic Structured Nanomaterials2009

    • 著者名/発表者名
      Tadachika Nakayama, Takashi Minagawa, Shuntaro Suzuki, Hisayuki Suematsu, Koichi Nihara
    • 雑誌名

      Current Applied Physics (掲載決定)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of energy deposition on TiO_2 nanosized powder synthesized by pulsed wire discharge2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tokoi, Tsuneo Suzuki, Tadachika Nakayama, Hisayuki Suematsu, Futao Kaneko, Koichi Niihara
    • 雑誌名

      Current Applied Physics (掲載決定)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of the fmestructured alumina materials with nanoimprint method2009

    • 著者名/発表者名
      H. D. Kim, T. Nakayama, J. Yoshimura, K. Imaki, T. Yoshimura, H. Suematsu, T. Suzuki, K. Niihara
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan 117

      ページ: 534-536

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] (Ni, Cu)O Phase in Thin Films Prepared by Pulsed Laser Deposition2008

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kamekawa, Hiroki Asami, tsuneo Suzuki, Tadachika Nakayama, Hisayuki Suematsu, Takashi Yunogami, Koichi Niihara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 584-587

    • NAID

      210000065320

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of Submicrometer particle Content in Copper Powder Prepared by Pulsed Wire Discharge2008

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Murai, Hisayuki Suematsu, Weihua Jiang, Kiyoshi yatsui, Koichi Niihara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 605-608

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Change in Electrical Resistivity of NiFe_2O_4 Porous Bulks Caused by Adsorption and Desorption of Alcohols2008

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Suzuki, Tadachika Nakayama, Tsuneo Suzuki, Hisayuki Suematsu, Koichi Niihara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 661-663

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Nanosized Powder by Pulsed Wire Discharge2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tokoi, Tsuneo Suzuki, Tadachika Nakayama, Hisayuki Suematsu, Weihua Jiang, Koichi Niihara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 760-763

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Ni-Cu Nanoparticles by Pulsed Wire Discharge and their Compositional Distribution2008

    • 著者名/発表者名
      Koji Suwa. Tadachika Nakayama, Tsuneo Suzuki, Hisayuki Suematsu, Weihua Jiang, Koichi Niihara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 775-779

    • NAID

      210000065803

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Wire Diameter on Particle Size of Metal Nanosized Powder Prepared by Pulsed Wire Discharge2008

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tokoi, Tsuneo Suzuki, Tadachika Nakayama, Hisayuki Suematsu, Weihua Jiang, Koichi Niihara
    • 雑誌名

      J. Jpn. Soc. Powder Poeder Metallurgy 55

      ページ: 192-197

    • NAID

      10021172898

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Material Design of Transition Metal Nitrides for Hard Coatings by Metal and Nonmetal Atom Substitution2008

    • 著者名/発表者名
      Tsuneo Suzuki, Jun Inoue, Hiroki Asami, Tomoya Ibi, Tadachika Nakayama, Hisayuki Suematsu, Koichi Niihara
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials 373-374

      ページ: 122-125

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic-plastic transition during nanoindentation in bulk GaN crystal2008

    • 著者名/発表者名
      Masaki Fujikane, Michal Leszczynski, Shijo Nagao, Tadachika Nakayama, Shinsuke Yamanaka, Koichi Niihara, Roman Nowak
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 450

      ページ: 405-411

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] シングルナノ複合体の材料設計とその諸特性2009

    • 著者名/発表者名
      中山 忠親
    • 学会等名
      日本セラミックス協会
    • 発表場所
      千葉県 東京理科大
    • 年月日
      2009-03-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of the TiO_2 nanotube/metal nanoparticle systems with multifu nctionality2009

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, S. Suzuki, M. Terauchi, T. Sekino, T. Yoshimura, T. Suematsu, K. Niihara
    • 学会等名
      The 2^<nd> International Congress on Ceramics
    • 発表場所
      イタリア、ベローナ市
    • 年月日
      2009-03-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] The Synthesis of Nanoparticle Aggregate which Utilized the Structure of the Raw Material by Nanosecond Pulsed Plasma, International Symposium on Multifunctional Ceramic Materials Based on Nanotechnology2009

    • 著者名/発表者名
      Tadachika Nakayama, Syoichi Inokuchi, Tomoyuki Yokoo, Shuntaro Suzuki, Hisayuki Suematsu, Tsuneo Suzuki, Soo-Wohn LEE, Zhengyi FU, Koichi Niihara
    • 学会等名
      International Symposium on Multifunctional Ceramic Materials Based on Nanotechnology 2009
    • 発表場所
      新潟県 長岡市
    • 年月日
      2009-02-14
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Tadachika Nakayama, Shuntaro Suzuki, Hisayuki Suematsu, Tsuneo Suzuki, and Koichi Niihara, Submicron Sized Anisotropic Structured Al_2O_3 via Nanoimprint2008

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, H. D. Kim, J. Yoshimura, K. Imaki, T. Yoshimura, H. Suematsu, T. Suzuki, K. Niihara
    • 学会等名
      IU-MRS
    • 発表場所
      愛知県 名古屋市
    • 年月日
      2008-12-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ナノインプリント法によるチタニア多孔体の合成2008

    • 著者名/発表者名
      中山忠親, 金弘大, 寺内雅裕, 今城一嘉, 吉村 淳, 吉村 武, 鈴木常生, 末松久幸, 新原皓一
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛知県春日井市
    • 年月日
      2008-09-05
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of the BN and Ag Nanosheet with the high crystallinity using the Under Solution Laser Abration Method2008

    • 著者名/発表者名
      Tadachika Nakayama, Shuntaro Suzuki, Makoto Shoji, Takeshi Fujiwara, Hisayuki Suematsu, Tsuneo Suzuki, Koichi Niihara
    • 学会等名
      The 2^<nd> Workshop on Anisotropic Science and Technology of Materials and Devices (ASTMD-2)
    • 発表場所
      トルコ、ゲブゼ市
    • 年月日
      2008-06-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 高電圧パルス電源により生成される大気圧非平衡プラズマを用いた硝酸銀の合成2008

    • 著者名/発表者名
      井口祥一・横尾知行・江偉華・鈴木常生・中山忠親・末松久幸・新原晧一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2008年年会
    • 発表場所
      長岡技術科学大学
    • 年月日
      2008-03-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ナノ材料合成を目的とした大気圧非平衡プラズマの生成2007

    • 著者名/発表者名
      井口祥一・横尾知行・江偉華・鈴木常生・中山忠親・末松久幸・新原晧一
    • 学会等名
      応用物理学会 北陸信越支部大会
    • 発表場所
      富山大学 工学部
    • 年月日
      2007-12-01
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://etigo.nagaokaut.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://etigo.nagaokaut.ac.jp/people/staff/nky15/nky15.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] 表面に微細凹凸パターンを有しかセラミックス焼成体及 びその製造方法2008

    • 発明者名
      新原皓一, 中山 忠親, 末松久幸, 鈴木常生, 金弘大
    • 権利者名
      長岡技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2008-222954
    • 出願年月日
      2008-08-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] ナノ構造体、ナノ構造体の製造方法及びナノ構造体の合成装置2007

    • 発明者名
      新原晧一、中山忠親、末松久幸、鈴木常生、皆川敬
    • 権利者名
      国立大学法人 長岡技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2007-224462
    • 出願年月日
      2007-08-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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