| 研究概要 |
ナノホーン粒子作製のため,中型規模(300mmφ×500mm)のアーク放電用真空装置を設計・作製した.原料となる炭素棒を真空容器中心部に縦型に設置する方式とし,上方の炭素電極部に手動放電ギャップ調整機構を設けた。これによりナノホーン生成に伴い,広がっていく放電ギャップを一定に保っことができる.放電部のまわりを直径60mmφと105mmφの石英管で被い,中心の石英管部(アーク放電柱が立つ部分)にはアルゴンガスを流し,内側と外側の石英管の間には酸素を含むガスを流すことができる構造にしてある.この構造の採用により,アルゴンガス中で生成されたナノホーン粒子に10%程度混入する非晶質炭素粒子を選択的に燃焼させることができ,高純度なナノホーン粒子を得ることができる.また,放電部を石英管で被うことにより,ナノホーンが成長する空間の温度を最適値である1000-1200℃程度に保持することができる.連続的なアーク放電では,ナノホーン成長空間の温度がこの温度以上に上昇してしまうため,放電は0.5秒周期でパルス的に行い,温度上昇を防ぐようにした。このためのアーク電源は特別なものではなく,パルス放電機能がついた市販のアルゴンアーク溶接用の電源を使用した.現在,高純度ナノホーン試料を各種パラメータ(内筒と外筒部のガス流量比,放電電流,パルス間隔,放電圧力)を調整して作製し,効率よくナノホーン粒子が作製できる条件を探っている段階である.得られたナノホーン試料の評価には,透過型電子顕微鏡,ラマン分光,熱重量分析を用いている.また,パルスアーク放電で作製したナノホーン試料の酸素吸着による磁性の変化を量子干渉磁束計(SQUID)を用いて詳細に調べ,ナノホーン内に取り込まれた酸素固体では,通常の構造転移に伴う磁気転移が抑制されることを明らかにした.
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