顕微分光法による元素状炭素の特性評価と風化メカニズムの解明

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K00528
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 伊藤 信靖 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70415644)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ラマン分光 / 表面増強ラマン散乱 / 金薄膜

研究実績の概要

本申請課題では、顕微分光法を効果的に用いることにより、元素状炭素の特性評価を行い、環境中での風化メカニズムについても解明することを目的としている。このため本申請課題は、「元素状炭素の特性評価」と「風化メカニズムの解明」の二つのテーマに大別できる。本申請課題の初年度に当たる平成28年度には、顕微ラマン分光法を用いた元素状炭素の特性評価について検討を行った。このため今年度は、その風化メカニズムを評価・解明するための技術開発に着手した。風化メカニズムを解明するためには、その評価手法や反応場の形成が重要となるものの、現時点では、そのための確立された基盤技術がない。このため本申請課題では、表面増強ラマン法を応用した反応場形成と評価法を計画している。具体的には、石英基板上に金薄膜を蒸着し、その上に元素状炭素の薄い層を形成する。そこで先ず、石英基板上への金薄膜の作成条件について最適化を行った。今回は、共用施設のスパッタ装置を用いて一定の出力値のもとで成膜時間を検討した。この検討には、作成した金薄膜上にベンゼンチオールの自己組織化単分子膜（SAM膜）を形成し、このベンゼンチオール由来の表面増強ラマン散乱光の信号強度を評価することにより最適化を行った。その結果、5~10秒程度の成膜時間が最適であることが明らかとなった。今年度は、この金薄膜上にさらに、元素状炭素の層を形成することについても計画していたが、装置の不具合等もあり実施に至らなかった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

今年度は、他の業務等により、当初計画していたほどエフォートを割くことができなかったことに加え、装置トラブル等にも見舞われたため、計画通りに遂行することができなかった。

今後の研究の推進方策

今年度は、金薄膜上に元素状炭素の薄い膜形成を行う条件の最適化を行うとともに、作成した炭素膜に対して光照射等の模擬的な風化実験系の構築を行う。また、環境中に放出される元素状炭素の主要因である自動車粉じんの実試料の前処理法についても検討を行う。

次年度使用額が生じた理由

（理由）
当初に計画していたよりもエフォートを割くことができなかったため、光化学反応実験装置の購入や、消耗品等に使用予定だった予算が次年度に繰り越しとなった。
（使用計画）
この繰り越した予算については、当初の計画通り、光化学反応実験装置の購入や消耗品等に当てる。なお、今年度に、当初の計画にはなかった自動車粉じんの実試料を入手することができた。この試料は本研究を遂行する上でも重要なサンプルとなるものの、入手した状態のままでは利用できない。このため、この試料を本申請課題に適した前処理手法の開発に必要となる消耗品等に活用する。