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2013 年度 実績報告書

レーザー生成多相混在プラズマの科学と応用創出

計画研究

研究領域プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成
研究課題/領域番号 21110004
研究機関北海道大学

研究代表者

佐々木 浩一  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50235248)

研究分担者 越崎 直人  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40344197)
研究期間 (年度) 2009-07-23 – 2014-03-31
キーワード多相混在プラズマ / レーザー / アブレーション / ナノ粒子 / 超臨界状態 / 液相 / キャビテーションバブル / 高圧相材料
研究概要

本計画の5年目(最終年度)にあたる平成25年度には,以下の4項目の研究を実施し成果を挙げた。
(1)液中レーザーアブレーション反応場に散乱計測用の別のレーザー光を打ち込み,生成途上にあるナノ粒子によって散乱されたレーザー光のスペクトルを3重回折格子分光器を用いて測定した。従来の結果どおり,ナノ粒子はキャビテーションバブルの内部において成長することが確認された。チタンターゲットを用いた実験で,散乱光スペクトルに波長シフト成分が見られたことから,ナノ粒子の酸化は高速に生じることがわかった。散乱光スペクトルにはチタニアに相当するピークが見られなかったことから,生成途上のナノ粒子はアモルファス状態にあることが示唆された。
(2)高温高圧水中でのチタンターゲットのレーザーアブレーションによって生じるナノ粒子およびアブレーション後のターゲット表面にブルッカイト型チタニアが形成される可能性を示す結果が得られた。ブルッカイト型チタニアの生成には水温280度が最適であるとの結果が得られた。
(3)超臨界状態二酸化炭素中でのレーザーアブレーションにおいて,プラズマの発光強度は媒質の状態に強く影響され,媒質の重量密度が約300kg/m3のときに最も大きな発光強度が観測されることを見出した。
(4)水中に酸化亜鉛の原料ナノ粒子を分散させ,それに非集光のレーザーパルスを照射してサブミクロンサイズの球状粒子を合成する方式において,従来のNd:YAGレーザーに加え,KrFエキシマレーザーを用いた場合でも,球状ナノ粒子が生成できることを確認した。。今後,エキシマーレーザーの波長が短いという特徴を利用して従来作製が不可能だったワイドバンドギャップ半導体のような材料の球状化や,出力や周波数が大きいという特徴を利用した球状粒子の大量合成につながっていくものと期待される。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 14件)

  • [雑誌論文] Characteristics of optical emission intensities and bubblelike phenomena induced by laser ablation in supercritical fluids2014

    • 著者名/発表者名
      N.Takada, S.Machmudah, H.Goto, Wahyudiono, M.Goto, and K.Sasaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 53 ページ: 010213

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.010213

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition of methyl orange using pulsed discharge plasma at atmospheric pressure: Effect of different electrodes2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, Wahyudiono, S. Machmudah, N. Takada, H. Kanda, K. Sasaki, and M. Goto
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 ページ: 010212-1-8

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.010212

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-crystalline ZnO spherical particles by pulsed laser irradiation of colloidal nanoparticles for ultraviolet photodetection2014

    • 著者名/発表者名
      Hongqiang Wang, Alexander Pyatenko, Naoto Koshizaki, Helmuth Möhwald, Dmitry Shchukin
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 6 ページ: 2241-2247

    • DOI

      10.1021/am500443a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growthmechanism of monodisperse spherical particles under nanosecond pulsed laser irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      Alexander Pyatenko, Hongqiang Wang, Naoto Koshizaki
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 118 ページ: 4495-4500

    • DOI

      10.1021/jp411958v

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 液中レーザー溶融法によるサブミクロン球状金属粒子作製2014

    • 著者名/発表者名
      越崎直人, 辻剛志, 石川善恵
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 53 ページ: 87-93

  • [雑誌論文] Fabrication of gold and silver nanoparticles with pulsed laser ablation under pressurized CO22013

    • 著者名/発表者名
      S. Machmudah, Wahyudiono, N. Takada, H. Kanda, K. Sasaki, and M. Goto
    • 雑誌名

      Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol.

      巻: 4 ページ: 045011-1-7

    • DOI

      10.1088/2043-6262/4/4/045011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Removal of water pollutants by pulsed discharge plasma and observation of its optical emission intensity at atmospheric pressure2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, Wahyudiono, S. Machmudah, H. Kanda, N. Takada, K. Sasaki, and M. Goto
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 52 ページ: 11NE02-1-6

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.11NE03

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulsed laser irradiation of colloidal nanoparticles: A new synthesis route for the production of the non-equilibrium bimetallic alloy submicrometer spheres2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Swiatkowska, K. Koga, K. Kawaguchi, H. Wang, A. Pyatenko, and N. Koshizaki
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 3 ページ: 79-83

    • DOI

      10.1039/C2RA22119E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of pulse laser interaction with colloidal nanoparticles2013

    • 著者名/発表者名
      Alexander Pyatenko, Hongqiang Wang, Naoto Koshizaki, Takeshi Tsuji
    • 雑誌名

      Laser & Photonics Reviews

      巻: 7 ページ: 596-604

    • DOI

      10.1002/lpor.201300013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of spherical-shaped submicron particles of ZnO using laser-induced melting of submicron-sized source materials2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Tsuji, Yuuma Higashi, Masaharu Tsuji, Hideki Fujiwara, Yoshie Ishikawa, Naoto Koshizaki
    • 雑誌名

      Journal of Laser Micro/Nanoengineering

      巻: 8 ページ: 292-295

    • DOI

      10.2961/jlmn.2013.03.0017

    • 査読あり
  • [学会発表] 超臨界流体中レーザーアブレーションプロセスの考察とナノ粒子生成2014

    • 著者名/発表者名
      高田 昇治,後藤博,佐々木浩一,竹内将人,シティマームダー,ワーユディオノ, 後藤 元信
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)
    • 年月日
      20140327-20140330
    • 招待講演
  • [学会発表] 液中レーザー溶融法によるサブミクロン球状粒子の反応合成2014

    • 著者名/発表者名
      石川 善恵,越崎直人
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)
    • 年月日
      20140327-20140330
    • 招待講演
  • [学会発表] 液中レーザープロセスによる粒子合成法の研究展開2014

    • 著者名/発表者名
      越崎 直人
    • 学会等名
      電気学会光エネルギー応用技術調査専門委員会
    • 発表場所
      サニー南神田ビル(東京都千代田区)
    • 年月日
      20140320-20140320
    • 招待講演
  • [学会発表] KrFエキシマレーザーを用いた液中レーザー溶融法による酸化亜鉛球状粒子の作製2014

    • 著者名/発表者名
      榊 祥太,越崎直人,池上浩,辻剛志,石川善恵
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学(相模原市)
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] 液中レーザー溶融法を利用したサブミクロン球状粒子合成の過去・現在・未来2013

    • 著者名/発表者名
      越崎 直人,石川善恵
    • 学会等名
      東京工業大学応用セラミックス研究所共同利用研究ワークショップ「サブミクロン球状粒子の合成とその応用」
    • 発表場所
      東京工業大学(横浜市)
    • 年月日
      20131217-20131217
    • 招待講演
  • [学会発表] 原料ナノ粒子の表面修飾による金サブミクロン球状粒子生成過程の制御2013

    • 著者名/発表者名
      辻 剛志,東優磨,辻正治,石川善恵,越崎直人
    • 学会等名
      東京工業大学応用セラミックス研究所共同利用研究ワークショップ「サブミクロン球状粒子の合成とその応用」
    • 発表場所
      東京工業大学(横浜市)
    • 年月日
      20131217-20131217
    • 招待講演
  • [学会発表] 局所的パルス加熱による材料合成〜液中レーザープロセスを例に〜2013

    • 著者名/発表者名
      越崎 直人
    • 学会等名
      第13回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      20131206-20131206
    • 招待講演
  • [学会発表] 液中レーザーアブレ-ションによるナノ粒子合成反応場のレーザー散乱計測2013

    • 著者名/発表者名
      佐々木浩一
    • 学会等名
      仙台“プラズマフォーラム”平成25年度東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会/プラズマ・核融合学会2013年度専門委員会共催研究会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      20131101-20131102
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of plasmas and cavitation bubble like phenomena observed in laser ablation in supercritical fluids2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, N. Takada, H. Goto, and M. Goto
    • 学会等名
      12th International Conference on Laser Ablation
    • 発表場所
      Hotel Continental Terme (Ischia,イタリア)
    • 年月日
      20131006-20131011
  • [学会発表] Synthesis of brookite-type TiO2 by laser irradiation onto a titanium plate in high-temperature, high-pressure water2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, M. Takeuchi1, H. Goto, N. Takada, and N. Koshizaki
    • 学会等名
      12th International Conference on Laser Ablation
    • 発表場所
      Hotel Continental Terme (Ischia,イタリア)
    • 年月日
      20131006-20131011
  • [学会発表] 超臨界流体中レーザーアブレーションプラズマ-生成,診断,超微粒子生成への応用-2013

    • 著者名/発表者名
      高田 昇治,後藤元信,佐々木浩一
    • 学会等名
      超臨界流体イオニクスの基礎と材料・エネルギー・バイオプロセス応用~超臨界流体の物理化学とプラズマ科学が切り拓く新しい学問領域~
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都港区)
    • 年月日
      20130927-20130927
    • 招待講演
  • [学会発表] Laser-scattering spectroscopy of reaction field in cavitation-bubble induced by liquid-phaselaser ablation2013

    • 著者名/発表者名
      M. Takeuchi, N. Takada, and K. Sasaki
    • 学会等名
      第26回プラズマ材料科学シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学(福岡市)
    • 年月日
      20130923-20130924
  • [学会発表] 液中レーザー溶融法による結晶性サブミクロン球状粒子作製に及ぼす原料粒子分散状態の効果2013

    • 著者名/発表者名
      越崎 直人, 石川善恵, Alexander Pyatenko, 加藤友紀子, 辻剛志
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(名古屋市)
    • 年月日
      20130918-20130920
  • [学会発表] チタンターゲットの水中レーザーアブレーション反応場におけるレーザー散乱分光計測2013

    • 著者名/発表者名
      竹内 将人,佐々木浩一,高田昇治
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学(京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] 臨界・亜臨界二酸化炭素雰囲気中におけるレーザーアブレーション現象の観察2013

    • 著者名/発表者名
      高田 昇冶,ディオノワーユ,マームダーシティ,佐々木浩一,後藤元信
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学(京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] 高圧アルゴン雰囲気における気液界面プラズマの放電特性およびアミノ酸重合への応用2013

    • 著者名/発表者名
      林 祐衣,ディオノワーユ,マームダーシティ,高田昇治,佐々木浩一,後藤元信
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学(京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] 超音波重畳水中レーザーアブレーションによるナノ粒子創製2013

    • 著者名/発表者名
      高田 昇治,越崎直人,佐々木浩一
    • 学会等名
      第5回日本化学会新領域研究グループ「液相高密度エネルギーナノ反応場」研究会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 臨海副都心センター(東京都江東区)
    • 年月日
      20130808-20130809
  • [学会発表] 水中レーザーアブレーション誘起キャビテーションバブル内反応場の時分解レーザー散乱分光計測2013

    • 著者名/発表者名
      竹内 将人,佐々木浩一,高田昇治
    • 学会等名
      第5回日本化学会新領域研究グループ「液相高密度エネルギーナノ反応場」研究会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 臨海副都心センター(東京都江東区)
    • 年月日
      20130808-20130809
  • [学会発表] Interaction of pulse laser beam with colloidal nanoparticles2013

    • 著者名/発表者名
      Alexander Pyatenko, 越崎 直人
    • 学会等名
      第5回日本化学会新領域研究グループ「液相高密度エネルギーナノ反応場」研究会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 臨海副都心センター(江東区)
    • 年月日
      20130808-20130809
    • 招待講演
  • [学会発表] 液中レーザー溶融法の2 成分ナノ粒子原料系への適用2013

    • 著者名/発表者名
      越崎 直人, Xiangyou Li, Zaneta Swiatkowska, 石川善恵
    • 学会等名
      第5回日本化学会新領域研究グループ「液相高密度エネルギーナノ反応場」研究会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 臨海副都心センター(東京都江東区)
    • 年月日
      20130808-20130809
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication and application of submicron spherical particles prepared by pulsed laser melting in liquid2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Koshizaki, Yoshie Ishikawa, Alexander Pyatenko, Yukiko Katou, Takeshi Tsuji
    • 学会等名
      The 6th International Congress on Laser Advanced Materials Processing
    • 発表場所
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター(新潟市)
    • 年月日
      20130723-20130726
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of plasma and cavitation bubble-like phenomena induced by laser ablation in supercritical carbon dioxide2013

    • 著者名/発表者名
      N. Takada, Wahyudiono, S. Machmudaha, K. Sasaki, and M. Goto
    • 学会等名
      12th Asia Pacific Physics Conference of AAPPS
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉市)
    • 年月日
      20130714-20130719
  • [学会発表] レーザー利用粒子合成技術-ナノ粒子からサブミクロン球状粒子へ-2013

    • 著者名/発表者名
      越崎 直人
    • 学会等名
      第142回電子セラミック・プロセス研究会
    • 発表場所
      波止場会館(横浜市)
    • 年月日
      20130622-20130622
    • 招待講演
  • [学会発表] 液中レーザー溶融法による結晶性サブミクロン球状粒子の作製とその機能2013

    • 著者名/発表者名
      越崎直人, Alexander Pyatenko, 加藤友紀子, 石川善恵, 辻剛志
    • 学会等名
      ナノ学会第11回大会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      20130606-20130608
  • [学会発表] Fabrication of crystalline submicrometer spherical particles and their optical and medical applications2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Koshizaki
    • 学会等名
      Interfaces Seminar at Max Planck Institute of Colloids and Interfaces
    • 発表場所
      Science Park Potsdam-Golm (Potsdam,ドイツ)
    • 年月日
      20130521-20130521
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of crystalline submicrometer spherical particles and their optical and medical applications2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Koshizaki, Alexander Pyatenko, Yukiko Katou, Yoshie Ishikawa, Takeshi Tsuji
    • 学会等名
      XLVIII Zakopane School of Physics
    • 発表場所
      Conference center "Hyrny" Zakopane (Zakopane,ポーランド)
    • 年月日
      20130520-20130525
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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