Topic【材料プロセス】「カーボン」粒子があらゆる有機溶媒に分散. Dispersing “carbon” particles in water and various organic solvents

強い疎水性のため分子やバルク固体では水には分散しないと知られているが、神谷研究室は(通常疎水性である)「カーボンブラックCB」ナノ粒子を水中または溶媒中に分散させる方法として、ポリエチレンイミン(PEI)またはトルオイルポリエチレンイミン(T-PEI)を粒子表面に修飾しました。表面未修飾CBナノ粒子は、エタノールやトルエンといった有機溶媒に分散することなく、凝集し沈殿することが課題でした。しかし粒子表面にPEIまたはT-PEIを修飾すると、凝集せずに、分散安定性を示すことがわかりました。さらにポリエチレングリコール(PEG)をPEIまたはT-PEIの上に表面修飾させると、粒子はあらゆる有機溶媒で高い分散安定性を示すことが分かりました。この知見は粒子の特性を生かした機能性ナノ粒子のプロセス開発に役立つと期待されています。

詳しくはChemical Engineering Science をご覧ください。

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Topic【気/固の界面】表面の親水性レベルと気中からの微粒子の沈着挙動との関係。Particles from gas-phase go to hydrophilic sites

レンゴロ研究室では、気中に浮遊する帯電微粒子の沈着挙動と固体表面のあるサイトの親水性「程度・レベル」との関係を調べました。帯電微粒子は、高い親水性サイトに多く沈着することが明らかになりました。「負」に帯電した親水性サイトと「正」に帯電した微粒子との間の相互作用が、微粒子の沈着挙動において重要な役割を果たしていることが見いだされました。この研究は、大気環境中に浮遊する粒子(PM2.5等)を効率よく捕捉・固定化できる基板表面の設計のみならず半導体等の先端材料プロセスにおけるクリーン化とプロセスの高度化への応用が期待されます。

詳しくは、Journal of Aerosol Scienceをご覧ください。

Schematic diagrams showing the mechanism of particle deposition on the treated (T) and untreated (UT) substrates in the (a) presence and (b) absence of a dryer system based on silica gel beads

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Topic【ナノ材料】 四塩化ケイ素からシリコンワイヤーの成長, Growth of silicon wires from SiCl4

稲澤晋准教授は、四塩化ケイ素(SiCl4)を用いた亜鉛還元反応によるシリコンワイヤーの成長過程を連続的に観察する事によって、蒸気−液体−固体成長法(VLS成長法)の「速度」のデータを得ました。シリコンワイヤーの成長についての研究はこれまでにも数多く行われていますが、「速度」に関するデータはこれまでほとんど発表されていませんでした。この研究は、重要な基礎データとして、関連したナノ材料の今後の発展に役立ちます。
** 四塩化珪素は多結晶シリコンの製造工程で発生する「廃棄物」です。

詳しくはJournal of Crystal Growth (2015)をご覧ください。

シリコンワイヤー成長の過程

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Topic【電池材料】カーボンナノファイバーの材料プロセス, Carbon-nanofiber processing for Li-Ion Battery

神谷研究室とフィンランドAalto大学との共同研究では、直接炭素粒子(GPs)の表面にカーボンナノ材料をCVD合成することで、表面リチウムイオンの負極における炭素粒子の導電性を改善しました。炭素粒子の表面上にコロイド状ナノ粒子や金属触媒(Ni および Co)を最適なCVD条件の下で合成させることで最も高い被覆率の炭素粒子にカーボンナノファイバー(CNF)を生成し、CNFをコーティングした炭素粒子で作製された電極は、加工されていない元の炭素粒子の電極に比べて40%抵抗率が低くなることが明らかになりました。

詳しくはJournal of Nanomaterials (Open article)


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