マイクロ引き下げ法による医療応用ファイバー単結晶新素材の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12750592
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 吉川 彰 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50292264)
• キーワード: 超高温酸化物 / 人口臓器応用素材 / ファイバー技術

研究概要

最近、医学の進歩により生体からの拒絶反応のない素材による人工臓器の開発は極めて強い社会的要請を受けている。本研究においては、本研究室独自開発のマイクロ引き下げ法という新結晶成長技術を用いて、社会的要求に応じて、人工臓器応用素材として評価されているサファイヤ(2000℃)、アパタイト(1680℃)などの超高融点酸化物に対して、超高純度・高品質ファイバー単結晶の融液成長方法を確立した。
特筆すべきは、flexibilityをもつ超微細ファイバーのための細径化法を確立し、フレキシブル酸化物単結晶ファイバーという新素材作製技術開発に成功したことである。具体的には、以下のような結果が得られた。
1.超高融点酸化物単結晶ファイバー作製技術の確立:独自開発のマイクロ引き下げ法に改良を加えて、2000℃域の超高融点をもつsapphire、YAG(Y_3Al_5O_<12>)およびいろいろな共晶体などの高融点酸化物単結晶ファイバーの作製技術を確立した。
2.ファイバーの細径化技術確立:ファイバー結晶作製時には坩堝先端にメニスカスを保持するが、この坩堝先端の形状とファイバー結晶の径の間に強い相関関係が存在するのを見出しており、この解析結果を応用し、直径150μmφまでの細いファイバーを作製する技術を実現した。
3.フレキシブルファイバー単結晶作製:細径化が150μmφに達したことにより、10cm以下の巻取り半径をもつフレキシブルなファイバー単結晶作製技術が確立された。この細径化技術は今後、多様な分野への応用が期待される。

研究成果

• [文献書誌] A.Yoshikawa: "Phase identification of Al_2O_3/RE_3Al_5O_<12> and Al_2O_3/REAlO_3(RE=Sm-Lu,Y)"Journal of Crystal Growth. 218. 67-73 (2000)
• [文献書誌] Jong Ho Lee: "Growth and characterization of Al_2O_3/YAG/ZrO_2 ternary eutectic fibers"Journal of Crystal Growth. 231. 115-120 (2001)
• [文献書誌] G.Boulon: "Structure and spectroscopic characterization of nominal Yb_<3+> : Ca_8La_2(PO_4) oxyapatite single crystal fibers grown by micro-pulling-down method"Advanced Materials. 4. 264-270 (2001)
• [文献書誌] A.Yoshikawa: "Czochralski growth of Tb_3Sc_2Al_3O_<12>single crystal for Faraday rotator"Materials Research Bulletin. 37. 1-10 (2002)
• [文献書誌] S.D.Durbin: "Microstructure and mechanical properties of oxide eutectic fibers"Mater.Res.Soc.Symp.Proc. 581. 577-582 (2000)
• [文献書誌] A.Yoshikawa: "Atomic force microscopy study on sapphire/YAG eutectic fiber"Applied Physics A,Materials science & Processing. (In press).
• [文献書誌] A.Yoshikawa: "{Y_<3-x>,Yb_x}[Ga]_2(Ga)_3O_<12> and {Lu_2Yb_1}[Al]_2(Al)_3O_<12> single crystals for scintillator application grown by the modified-pulling-down method"Nucl.Instrum.Methods Phys.Res. (In Press).
• [文献書誌] 吉川 彰: "丸善株式会社(In Press)"応用物理ハンドブック 第2版 ファイバー Chapter7.2.8c).