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われわれは高温パルスアーク放電法を開発し、フラーレン・炭層ナノチューブを生成することに成功し、それらの成果を3報の論文にまとめ、さらに2報ほど準備中である。パルスアーク放電法は1000℃程度の高温Ar気体中でパルス状にアーク放電法を行い、炭素材料を蒸発・熱緩和させ、ナノチューブやフラーレンを効率よく生成することができる。しかも、この蒸発過程と熱緩和過程を時間を追って制御できるため、これらの物質の生成過程に関する情報も得られる。従来、フラーレンやナノチューブを生成する手法としては、アーク放電法とレーザー蒸発法があるが、これらの方法では、蒸発過程と冷却過程を制御できないなどの欠点があり、しかも、生成過程を追跡することは、困難であった。この装置は高温炉内部でパルスアーク放電を行い、生成したフラーレンやナノチューブを水冷トラップに保持する。このようにして得られた生成物は高速液体クロマトグラフィー(HPLC)や走査型電子顕微鏡(SEM)、ラマン分光法を用いて同定した。常温でパルスアーク放電を行った場合、フラーレンやナノチューブは観測されず、急冷されたアモルファス炭素微粒子が測定されるだけであった。Ni/YおよびNi/Coを混合した黒鉛電極および純粋黒鉛を使用して1000℃に加熱した500TorrのArを用いた場合、フラーレンとナノチューブが観測された。特に金属を混合した電極では炭層ナノチューブが生成した。混合金属依存性と、温度・放電幅依存性を調べたところ、Ni/Coでは放電幅依存性が少なく、バッファーガス温度依存性が顕著であった。これはNi/Coではナノチューブ生成過程が非常に遅い可能性を示している。これに対し、Ni/Yでは高温ほど放電幅が短いところに最適生成条件があり、放電時にYが顕著なナノチューブ生成触媒作用を起こすことが示された。これらの結果から、ナノチューブ生成時には触媒金属と炭素の関わりについての詳細な情報が得られた。なお、Ni/Yではナノチューブ生成中間体についての情報も得られた。来年度はナノチューブ生成機構を中心に時間分解測定を行う予定である。
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