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2011 年度 実施状況報告書

超臨界流体高活性強酸化剤を用いた新しい貴ガス化合物の創製と圧力誘起金属化

研究課題

研究課題/領域番号 23656383
研究機関名古屋大学

研究代表者

長谷川 正  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20218457)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2013-03-31
キーワード超臨界流体 / 貴ガス / 液化充填装置 / 貴ガス化合物 / ダイアモンドアンビルセル / 赤外レーザー加熱 / 顕微その場観察 / ギガパスカル領域
研究概要

貴ガス(第18族元素:He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn,Uuo)がファンデルワールス力によって結合しているAr(C6H5OH)などの包接化合物やHe(N2)11などの分子性化合物ではなく,貴ガス元素と他の元素が化学的に結合している"真の"貴ガス化合物は,たった約45年前にXeの化合物が世界で初めて合成され,その2年後にKrの化合物が合成された.しかしながら,その他の貴ガス特に比較的軽い貴ガスの化合物に関しては,2000年に,ArについてHArFが極低温下において合成されたばかりで,NeやHeについては,未だ真の化合物は合成されていない.また,貴ガス化合物の金属化については,本年にXe化合物について初めて報告されたが,貴ガス元素と金属元素との合金固溶体や化合物は,理論予測はあるものの,未だかつて合成されていない.このような背景のもと,本研究では,"超高圧超高温"の"高活性な超臨界流体強酸化剤"を用いて,新しい貴ガス化合物の創製を目指した.今年度は,特に,従来の超臨界流体システムで扱われる圧力・温度領域である数百MPa,数百Kの領域を遙かに超える超高圧超高温下での貴ガスの超臨界流体を利用できるLASER-DACと貴ガス常圧低温液化充填装置を組み合わせたシステムの開発を行った.その結果,常圧液体領域が狭いために従来液化充填が困難であったArの常圧低温液化充填に成功し,LASER-DAC・貴ガス常圧低温液化充填装置システムを完成させた.このシステムを用いて,LASER-DAC加熱実験を行い,実際にArの超臨界流体が得られたことをLASER-DACモニターによる顕微その場観察によって確認した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の目的を達成するためには,合成システムの完成が必要不可欠である.本研究の特徴でもあるギガパスカル領域での希ガス化合物の合成には,ダイアモンドアンビルセルと赤外レーザー加熱を組み合わせたシステムを,さらに,常圧低温液化充填装置と組み合わせた新しいシステムを完成させる必要がある.今年度はこの目的となるシステムの開発と改良に成功し,実際に貴ガスの1つであるArの超高圧高温超臨界流体の創製に成功したため,順調に研究が進んでいると判断できる.

今後の研究の推進方策

今後の研究は,"LASER-DACによる試料合成","光学顕微鏡,ラマン分光,X線回折の3手法を用いた高圧その場測定による試料の評価"という2つの部分に大きく分けられる.貴ガスとして最初はXeを対象とする.今年度に完成した超臨界流体酸素充填技術と貴ガス充填装置を用いて,これらをDAC内に充填する.次に,LASER-DACによって,試料を合成後,上記3手法の高圧その場測定によって,合成試料の,色・透明度,結合状態・格子振動モード,結晶構造,圧縮特性を調査・解明する.それぞれの測定結果を総合的に解析し,貴ガス化合物の創製の判定と相転移および金属化の判定を行う.これらの実験結果を検討し,強酸化剤を他のO-H系やC-H系物質に変更してルーチン的に実験を行う.さらに,Xeの結果を踏まえて,貴ガスとしてArを用いて同様に実験を行う.

次年度の研究費の使用計画

貴ガス化合物を創製する際の原料である高額な貴ガスの購入に使用する.また,合成装置であるダイアモンドアンビルセルのアンビルのダイアモンドは劣化が激しいので,交換用のダイアモンドアンビルの購入に使用する.その他,ダイアモンドアンビルセルを用いた合成実験の際の消耗物品の購入に使用する.国内の旅費に関しては,日本高圧力学会などの関係する学会で発表するための国内旅費に使用する.さらに,ドイツで行われる関係分野の国際会議で発表するための外国旅費に使用する.

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (20件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High-pressure-induced water penetration into 3-isopropylmalage dehydrogenase2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nagae et al.
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section D

      巻: 68 ページ: 300-309

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高圧力下における結晶成長・高圧発生技術と評価2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川正,草場啓治,丹羽健
    • 雑誌名

      応用物理学会結晶工学分科会第132回研究会テキスト

      巻: 132 ページ: 1-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and optical properties of rectangular hollow tube TiO2 crystals with2011

    • 著者名/発表者名
      K. Niwa et al.
    • 雑誌名

      CRYSTAL GROWTH & DESIGN

      巻: 11 ページ: 4427-4432

    • 査読あり
  • [学会発表] 超高圧超臨界流体を用いた中空角柱状ルチル型酸化物の単結晶育成2012

    • 著者名/発表者名
      丹羽健ら
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2012年年会
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2012 – 319-21
  • [学会発表] 超高圧高温下での結晶成長と新結晶の創製2012

    • 著者名/発表者名
      長谷川正
    • 学会等名
      日本結晶成長学会バルク成長分科会第84回研究会(招待講演)
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県)
    • 年月日
      2012 – 224
  • [学会発表] Molecular Routes Synthesis for C-N Compounds in High Pressure2011

    • 著者名/発表者名
      T. Horibe et al.
    • 学会等名
      49th European High Pressure Research Group
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2011 – 828-92
  • [学会発表] Growth of Rectangular Hollow Tube TiO2 Crystals in High Pressure and Temperature2011

    • 著者名/発表者名
      T. Taguchi et al.
    • 学会等名
      49th European High Pressure Research Group
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2011 – 828-92
  • [学会発表] Organic-to-Inorganic Conversion in High Pressure and Temperature for C-N2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Jin et al.
    • 学会等名
      49th European High Pressure Research Group
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2011 – 828-92
  • [学会発表] Reaction between supercritical carbon dioxide and metal in high pressure2011

    • 著者名/発表者名
      M. Iida et al.
    • 学会等名
      49th European High Pressure Research Group
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2011 – 828-92
  • [学会発表] Synthesis and Crystal Growth of Noble Materials in High Pressure and2011

    • 著者名/発表者名
      M. Hasegawa
    • 学会等名
      2011 International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials(招待講演)
    • 発表場所
      Quebec, Canada
    • 年月日
      2011 – 81
  • [学会発表] ギガパスカル領域での超高圧合成と有機-無機変換2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川正
    • 学会等名
      日本学術振興会先進セラミックス第124委員会第136回研究会(招待講演)
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2011 – 62
  • [学会発表] 高圧下における結晶成長・評価と高圧発生技術2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川正
    • 学会等名
      応用物理学会結晶工学分科会第134回研究会(招待講演)
    • 発表場所
      学習院創立百周年記念会館(東京都)
    • 年月日
      2011 – 421
  • [学会発表] 中空角柱状ルチル型酸化物結晶の高圧結晶成長と添加元素効果2011

    • 著者名/発表者名
      田口鷹志ら
    • 学会等名
      第21回学生による材料フォーラム
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県)
    • 年月日
      2011 – 121
  • [学会発表] 高圧高温下における超臨界二酸化炭素と金属の反応2011

    • 著者名/発表者名
      飯田雅彦ら
    • 学会等名
      第21回学生による材料フォーラム
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県)
    • 年月日
      2011 – 121
  • [学会発表] 高圧高温下におけるヘテロ芳香族化合物の化学反応2011

    • 著者名/発表者名
      神有輝ら
    • 学会等名
      第21回学生による材料フォーラム
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県)
    • 年月日
      2011 – 121
  • [学会発表] 中空角柱状ルチル型酸化物結晶の高圧結晶成長と添加元素効果2011

    • 著者名/発表者名
      田口鷹志ら
    • 学会等名
      第52回高圧討論会
    • 発表場所
      沖縄キリスト教学院(沖縄県)
    • 年月日
      2011 – 119-11
  • [学会発表] 高圧高温下における超臨界二酸化炭素と金属の反応2011

    • 著者名/発表者名
      飯田雅彦ら
    • 学会等名
      第52回高圧討論会
    • 発表場所
      沖縄キリスト教学院(沖縄県)
    • 年月日
      2011 – 119-11
  • [学会発表] 高圧高温下におけるヘテロ芳香族化合物の化学反応2011

    • 著者名/発表者名
      神有輝ら
    • 学会等名
      第52回高圧討論会
    • 発表場所
      沖縄キリスト教学院(沖縄県)
    • 年月日
      2011 – 119-11
  • [学会発表] C-N系無機化合物の超高圧高温合成と特異ナノ・メゾ形態2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川正ら
    • 学会等名
      日本金属学会2011年秋季講演大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
    • 年月日
      2011 – 117-9
  • [学会発表] 超高圧高温下での有機・無機変換によるメゾサイズC-N系化合物の合成と形態2011

    • 著者名/発表者名
      神有輝ら
    • 学会等名
      第41回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      2011 – 113-5
  • [学会発表] 超高圧超高温下での超臨界流体を用いた無機化合物の合成と単結晶育成2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川正
    • 学会等名
      愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター研究推進プロジェクトキックオフシンポジウム(招待講演)
    • 発表場所
      愛媛大学理学部(愛媛県)
    • 年月日
      2011 – 1014
  • [学会発表] 特異な結晶形態を有したメゾ結晶の高圧高温創製I2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽健ら
    • 学会等名
      名古屋大学材料バックキャストテクノロジーシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011 – 1014
  • [学会発表] 特異な結晶形態を有したメゾ結晶の高圧高温創製II2011

    • 著者名/発表者名
      丹羽健ら
    • 学会等名
      名古屋大学材料バックキャストテクノロジーシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011 – 1014
  • [備考]

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/hasegawa/

URL: 

公開日: 2013-07-10  

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