| 研究課題/領域番号 |
21K04833
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
|
|---|
| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪市立大学 (2021) |
|---|
研究代表者 |
八ツ橋 知幸 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70305613)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
|
|---|
| キーワード | 高強度フェムト秒レーザー / レーザー誘起プラズマ / 貴金属イオン / ハイエントロピー合金 / ミディアムエントロピー合金 / 液中レーザーアブレーション / 金属錯体 / 高パルス繰り返しレーザー / 金属ナノ粒子 / 有機金属錯体 / 金属イオン / ピコ秒レーザー / 微小反応場 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
水中油滴あるいは油中水滴に有機金属錯体あるいは金属イオンを適切な濃度で閉じ込め、短パルスレーザーを集光照射して生じるプラズマの強力な還元作用と超高温状態、そして周囲の溶媒による急速な冷却によって金属ナノ粒子を作製する。従来の1000倍のパルス繰り返し（1 MHz）が可能なピコ秒レーザーを用いてナノ粒子の作製効率を大幅に改善するとともに、望みの粒子物性を得る反応条件を明らかにする。
|
| 研究成果の概要 |
近赤外フェムト秒レーザーを用いて水の多光子イオン化により生じる水和電子によって還元電位が広範囲にわたる貴金属イオン（Au、Pt、Ag、Ir、Pd）を同時還元・析出させてハイエントロピー合金ナノ粒子を作製した。イオン混合水溶液の暗反応、レーザー照射中の変化と反応終点の見極め、保護剤の添加による生成コロイドの長期安定性について検討した。また、高繰り返し紫外ピコ秒レーザーによるFeCoNiミディアムエントロピー合金の水中レーザーアブレーションによって鉄をシェル、Niリッチな合金をコアとするコアシェル様粒子が10 μmを越える鎖状構造が形成することを明らかにした。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近赤外フェムト秒レーザーを用いることで通常の還元法では困難な還元電位の大きく異なる金属イオンを同時に還元・析出・合金化できることを示した。本手法を用いると還元電位がさらに卑のイオン（Eu３価、－0.36 V；Yb３価、－1.07 V）も還元できることを明らかにしており、貴金属のみならず幅広い元素を対象に合金を作製できる手法として有用である。さらに、多光子反応によって還元電位が大きく卑なHfもナノ粒子化出来ることも特筆すべき点である。また、バルク合金を原料にした液中レーザーアブレーションでは特異な長鎖状構造の形成のみならずナノ粒子の元素組成ならびに構造を光によって制御出来る可能性を示した。
|
