(57)【要約】【課題】２種類以上の異種金属混合粉に直接超音波を照射し発生する高頻度衝突発熱効果を活用した固相反応による高結晶性の合成物を得るための超音波応用固相反応物質合成装置の原理と実用化の可能性を提供する。【解決手段】既成の簡易な超音波発振装置１〜５を活用した図１に示す超音波応用固相反応合成装置では、反応槽石英試験管６の底に設置された金属混合粉７に超音波発振先端ホーン５を適度に圧接し超音波を発振・照射させ、生じる高頻度衝突発熱効果による反応物の温度を計測するための赤外放射温度計１０と計測した反応物の温度を基に超音波の発振出力を制御する超音波発振出力制御部１で構成されている。更に図２に示す超音波応用固相反応合成装置では、図１の開放系装置を密封系装置に拡張するため、高頻度衝突発熱効果による反応物の酸化を防止するために反応槽石英試験管内に不活性ガスを循環させるための細いフッ素樹脂チューブ２４と反応物の熱散逸を防止するための円筒形断熱材２２を追加して構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種金属混合粉を固相反応により合成する方法であって、異種金属混合粉に対して直接的に超音波を照射し、照射によって発生する衝突熱により異種金属混合粉を合金粉末へ合成することを特徴とする物質合成方法。
【請求項２】
異種金属混合粉を固相反応により合成する方法であって、異種金属混合粉に対して直接的に超音波を照射し、照射によって発生する衝突熱により異種金属混合粉を合金粉末へ合成する第一の工程と、該第一の工程で合成された合金粉末に対して有機溶媒中で超音波を照射し、ナノスケールの合金へ劈開する第二の工程とを実行することを特徴とする物質合成方法。
【請求項３】
異種金属混合粉として、ビスマス（Ｂｉ）、テルリウム（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）の三種類を用い、この異種金属混合粉に対して直接的に超音波を照射し、ペルティエ素子材料および熱電変換素子材料であるＢｉ（２−Ｘ）Ｓｂ（Ｘ）Ｔｅ３の合金粉末を合成することを特徴とする上記請求項１記載の物質合成方法。
【請求項４】
合金粉末として、ペルティエ素子材料および熱電変換素子材料であるＢｉ（２−Ｘ）Ｓｂ（Ｘ）Ｔｅ３を用い、この合金粉末に対して有機溶媒中で超音波を照射し、ナノスケールの合金へ劈開することを特徴とする上記請求項２記載の物質合成方法。
【請求項５】
異種金属混合粉を固相反応により合成する装置であって、異種金属混合粉が入れられる反応槽と、該反応槽の異種金属混合粉に対して超音波を照射する超音波照射手段と、異種金属混合粉と超音波照射手段の超音波照射部とを圧着する圧着手段とを備え、異種金属混合粉に対して直接的に超音波を照射することを特徴とする物質合成装置。
【請求項６】
前記圧着手段は、異種金属混合粉と超音波照射手段の超音波照射部との圧着度合いを調整する調整機能を有することを特徴とする上記請求項５記載の物質合成装置。
【請求項７】
前記反応槽は、異種金属混合粉への超音波照射により発生する衝突熱の損失を防ぐ断熱材を周囲に設置したことを特徴とする上記請求項５又は６記載の物質合成装置。
【請求項８】
超音波が照射されている異種金属混合粉の温度を測定する温度検出手段を備えたことを特徴とする上記請求項５乃至７記載の物質合成装置。
【請求項９】
超音波が照射されている異種金属混合粉に不活性ガスを接触させる不活性ガス供給手段を備えたことを特徴とする物質合成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、２種以上の異種金属混合粉に超音波を直接照射した際に発生する、金属粉同士の高頻度衝突によって発生する衝突熱を利用した、固相反応法による物質合成方法及び物質合成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ２種類以上の異種金属混合粉を原料にした固相反応法による新しい物質の合成は、従来は主にボールミルを用いた機械的合金法（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ａｌｌｏｙｉｎｇ法）で実施されるが、合成には大量の金属粉と長時間の反応時間を必要とし、金属球破片の試料への混入と反応槽の雰囲気と熱の制御が課題である。（例えば、特許文献１参照）【０００３】  また、２種類以上の異種金属混合粉またはそれに対応した金属インゴット等を高温度に加熱し、溶融させて合金を合成するゾーンメルト法が存在するが、反応装置や反応槽の雰囲気制御が大規模になり、ナノスケールの物性を反映する物質の開発的研究には向いていない。（例えば、特許文献２参照）【０００４】  幾つかの金属的物質は化合物前駆体を用いた化学反応を活用した液相合成も存在するが、反応を促進するには溶媒の化学的・熱的条件に強く依存するので、加熱手段と反応温度の制御が課題であり、反応終了後に得られた目的合成物を溶媒から分離する過程も課題となっている。（例えば、特許文献３参照）【０００５】  既存の結晶性物質を基盤とし、その結晶成長の特性を活用したエピタキシャル法でも金属的物質は合成されており、ある物質では新規な高性能物性を示す物質が得られているが、得られた合成物質の性能の安定性と信頼性に関しての課題がある。（例えば、特許文献４参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０００８２３号公報
【特許文献２】特開平６−３３０１０９号公報
【特許文献３】特開２００６−２５７４８４号公報
【特許文献４】特開平６−３２９４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は上記した課題に鑑み、少量の混合金属粉でも固相反応を理想的条件の下で実施し、新物質の探索的開発研究や既存合金物質のナノスケールの物性の反映に適した物質合成方法及び物質合成装置を開発し提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、超音波を混合金属粉へ照射した際に混合金属粉同士が高頻度衝突を行うことで発生する衝突発熱を利用し、２種類以上の異種金属粉を融合させ、高結晶性の新しい結晶構造の物質を固相反応法で合成する物質合成方法及び物質合成装置である。超音波を混合金属粉へ照射すると、高周波振動の伝播により混合金属粉間で機械的衝突が頻繁に起こる。この高頻度衝突により、金属粉界面では衝突熱が発生し、その熱は混合金属粉全体へ伝播・拡散し、混合金属粉全体への熱効果を伴う。超音波照射によって発生する混合金属粉間の高頻度衝突発熱は異種金属を融合させ、高結晶性の新物質へと構造変化する。超音波のエネルギーは、超音波の振幅と振動数に比例するため、それらのパラメータを制御することにより、合金合成のための理想的な条件を作り出すことが容易であり、超音波照射による融合構造変化を理想的な条件で促進させ、新しい結晶構造の物質を固相反応法で合成するものである。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は、２種類以上の異種金属混合粉末へ超音波を直接的に照射することにより、異種金属界面での金属粉末同士の機械的衝突の頻度を飛躍的に高め、機械的衝突により発生する圧力的効果と、照射超音波の出力（振幅）・振動数の大きさに依存した衝突発熱効果を活用して、固相反応により新しい合金としての高品質結晶性の新物質の創生を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、超音波応用固相反応物質合成の原理を簡潔に示すための開放系装置の概念図である。
【図２】図２は、実施形態として示した超音波応用固相反応物質合成の密封系装置の簡略断面図である。
【図３】図３は、Ｂｉ２Ｔｅ３合金合成時の赤外放射温度計による反応層の温度変化の時間経過図である。
【図４】図４は、超音波合成で得られたＢｉ２Ｔｅ３結晶体と標準Ｂｉ２Ｔｅ３結晶体のＸ線回折パターンの比較図である。
【図５】図５は、超音波合成で得られたＢｉ２Ｔｅ３結晶体の電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）観察像の図である。
【図６】図６は、超音波合成で得られたＢｉ２Ｔｅ３結晶体の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察像の図である。
【図７】図７は、Ｓｂ２Ｔｅ３合金合成時の赤外放射温度計による反応層の温度変化の時間経過図である。
【図８】図８は、超音波合成で得られたＳｂ２Ｔｅ３結晶体と標準Ｓｂ２Ｔｅ３結晶体のＸ線回折パターンの比較図である。
【図９】図９は、超音波合成で得られたＳｂ２Ｔｅ３結晶体の電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）観察像の図である。
【図１０】図１０は、超音波合成で得られたＳｂ２Ｔｅ３結晶体の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察像の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  本発明の原理に従った超音波応用固相反応物質合成装置をデザインし実現するには、用いる超音波発信器の周波数と出力と超音波照射部の構造に強く依存するが、以下の図１に示す本発明の原理に従った超音波応用固相反応物質合成装置の基本構造は本発明の範囲に限定されるものではない。
【００１２】  本発明を実証するために用いた超音波発振装置は株式会社島津製作所製ＵＳＰ−３００（周波数：２０ｋＨｚ，最大出力：３００Ｗ）であり、基本構成は図１の１から５に示している。
【００１３】  所定の混合比で秤量された２種類以上の金属粉を外部乳鉢で攪拌混合し、その金属混合粉を図１の反応槽である石英試験管６に移し、その試験管を超音波照射部５のホーンＡに装着・設置する。なお、超音波照射部はホーン型機構に限定されるものではない。
【００１４】  本発明で用いた上記超音波発振装置の超音波照射部５のホーンＡは長さ約６０ｍｍで外径は１３ｍｍの円筒形であるので、反応槽６には長さ５０ｍｍ、内径１８ｍｍ、外径２０ｍｍの石英試験管を用いた。なお、試験管は、超音波により破損や溶解をしないセラミック製の容器等で代用しても良く、反応槽の大きさも合成物の量に応じて変更して良い。
【００１５】  その試験管をゴムシート８が設置されているテーブルジャッキ９に載せ、超音波発振ホーンＡと金属混合粉とが適度に圧着するようにテーブルジャッキを調節する。なお、超音波照射部と金属混合粉の圧着機構は上記に限定されるものではない。
【００１６】超音波発振制御電源部１で発振出力を調節し、赤外放射温度計１０で試験管表面の温度を反応進行状況の目安として測定し、目的の合成物が得られるように、超音波発振制御電源部１とテーブルジャッキ９を最適に調節し、超音波照射部５のホーンＡの先端と金属混合粉の圧着状態を変更する。
【００１７】本装置での赤外放射温度計１０にはＫＥＹＥＮＣＥ社製のＩＴ２−５０を用いている。なお、超音波発振装置と反応槽の規模に適応させて、反応物の温度は熱電対等を用いた他の測定装置で代用しても良い。
【００１８】  図１の装置は開放系反応装置であり、金属酸化物の物質合成に最適である。
上記装置で合成中、混合金属粉７は超音波により振動し、反応槽試験管６内を移動しながら、反応熱を発生し、その熱が反応槽中に伝搬していくため、上記装置で合成された合成物は均一な合金となる。
【００１９】  上記の基本原理を示した図１の開放系装置を酸化物以外の合金化合物を合成するための密封系装置に拡張するために、反応槽である試験管の部分を拡大して本超音波応用固相反応合成装置の概要を図２に示す。
【００２０】  図２に示す超音波応用固相反応合成装置では、反応槽が小さいので、超音波反応で発生した衝突熱が反応槽外に流出するので、それを回避するため試験管を厚さ２０ｍｍ程度の断熱材２２を円筒形にして囲み、反応槽からの熱放出を防止している。
反応槽が十分に大きく、熱の反応槽外への流出が少ない場合などは図１のように断熱材を使用しなくても良い。
【００２１】  赤外放射温度計１０による反応槽表面の温度測定を可能にするため、その円筒断熱材には小孔２３を開けている。
【００２２】  反応物の酸化を防止するため、不活性ガスをボンベ１４から流量計１７を経由して反応槽試験管６に内径１．５ｍｍの細いフッ素樹脂チューブ２４を通して試験管に流入させ、反応槽試験管内の雰囲気を不活性ガスで制御している。
【００２３】  試験管に不活性ガスを流入させるための細いフッ素樹脂チューブ２４は超音波照射部５のホーンＡの上端で試験管とパラフィルムとフッ素樹脂テープ２５を用いて固定している。また、パラフィルムとフッ素樹脂テープ２５は柔軟であるので、超音波照射部５ホーンＡの先端と金属粉７の圧着状態を変更するためのテーブルジャッキ９の上下移動には耐えうることを確認している。
【００２４】  以下の実施例で示す代表的金属混合に関して、上記のプロセスで反応槽試験管６の表面温度は本超音波発振装置での最大発振出力で３００℃程度までに上昇していることを確認している。
【００２５】  上記の不活性ガスの流量はボンベ１４の弁１５で流量計１７を目視しながら調節するが、本装置では不活性ガスの流量が微量で良いため、試験管からの排気ガスをビーカー２０の水２１に通し、発生する不活性ガスによる泡２６を目視して一定のガス流量を確認している。なお、不活性ガスの供給機構は上記に限定されるものではない。
【実施例】
【００２６】  以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】  本発明を実証するため、ペルティエ素子材料および熱電変換素子材料である、Ｂｉ２Ｔｅ３合金を合成する実験を行った。【００２８】  Ｂｉ２Ｔｅ３合金を合成するために、純度３ＮのＢｉ金属粉を２ｍｍｏｌ、純度４ＮのＴｅ金属粉を３ｍｍｏｌ秤量、乳鉢で攪拌混合し、その混合粉を試験管６に移し、混合金属粉７とした。【００２９】  上記［００２５］で示した手順で、アルゴンガス−水素（５％）の不活性ガスを反応槽石英試験管に流入させる。その不活性ガスを５分間程度流入させた後、上記［００１５］［００１６］で示した手順で超音波照射を実施する。【００３０】  上記の不活性ガス流入は保持し、超音波照射を開始し、超音波照射された混合金属粉の温度は試験管表面を赤外放射温度計１０で測定し、目的の反応温度まで昇温させ、その温度を保持するために超音波発振部１で発振出力を調節し、反応温度を所定の時間保持し、発振出力を停止し、反応を終了させる。【００３１】  発振出力を停止後は不活性ガス流入を保持したまま、反応物温度は反応槽表面温度が室温になるまで自然冷却させる。反応物を取り出し、ＸＲＤパターン測定、ＦＥ−ＳＥＭ観察、ＴＥＭ観察を所定の処理をしてから実施する。【００３２】  図３には上記［００３０］に示した手順での超音波照射されたＢｉＴｅ混合粉の温度上昇の時間経過の測定結果を示している。【００３３】  その図３では、約２０分で目標反応温度２５０℃に約３００Ｗの超音波出力で到達して出来ることが分かり、超音波出力を調節しながら、その反応温度約２５０℃を約３０分保持出来たことが分かる。【００３４】  上記の合成操作により得られた合成物を反応槽石英試験管から取り出し観察すると、銀白色の低硬度で脆い塊であり、上記図２で示した超音波応用固相反応装置では溶融過程を経過することなく、固相反応により、粉末形状の合金微粒子の凝集した塊が合成されたと判断出来る。【００３５】  図４（ａ）には、上記のプロセスの超音波合成で得られたサンプルのＸＲＤパターン測定結果が示されている。また、上記［００３４］に示したようにサンプルは脆い塊であるので、特別な処理をすることなく粉状に出来、ＸＲＤ測定用プレートに貼り付け、ＸＲＤパターンの測定を行った。【００３６】  図４（ａ）に示されている上記図２で示した超音波応用固相反応装置で合成されたサンプルのＸＲＤパターンと図４（ｂ）に示されている標準Ｂｉ２Ｔｅ３のＸＲＤパターン（ＰＤＦ＃６２−３５９３）を比較すると、上記図２で示した超音波応用固相反応装置では極めて高度に結晶成長したＢｉ２Ｔｅ３合金が合成出来たことが分かる。【００３７】  また、その図４（ｃ）には、図１の開放系反応装置で常に合成される酸化物の代表例Ｂｉ２ＴｅＯ５のＸＲＤパターン（ＰＤＦ＃６１−７４０３）が示されており、図４（ａ）の得られたサンプルのＸＲＤパターンと比較すると、上記図２で示した超音波応用固相反応装置では酸化物が生成されていないことが分かる。【００３８】  また、図４（ｅ）、（ｆ）には原料金属ＢｉとＴｅの標準ＸＲＤパターン（ＰＤＦ＃６２−７８２３）（ＰＤＦ＃６６−６３９５）がそれぞれ示されており、図４（ａ）の得られたサンプルのＸＲＤパターンと比較すると反応原料金属は完全に反応して高結晶性Ｂｉ２Ｔｅ３が合成されていることが分かり、また、図４の（ｄ）に示されている合成物Ｂｉ４Ｔｅ３の標準ＸＲＤパターン（ＰＤＦ＃６１−３９２２）と比較すると、そのパターンは図４（ａ）の得られたサンプルのＸＲＤパターンには存在していないことが確認できる。【００３９】  上記図２で示した超音波応用固相反応装置で得られた高結晶性Ｂｉ２Ｔｅ３の形態を調べるために、その結晶体の電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）観察を実施し、その像を図５に示す。【００４０】  図５のＦＥ−ＳＥＭ像は拡大倍率を６千倍、１万５千倍、６万倍、１０万倍と順に拡大して測定した結果である。Ｂｉ２Ｔｅ３結晶体の大局的形態が示され、超音波応用固相反応装置で得られたＢｉ２Ｔｅ３結晶体は極めて平板的に成長した結晶体の積層構造になっていることが分かる。また、そのＦＥ−ＳＥＭ像では、上記［００３４］に示したように、Ｂｉ２Ｔｅ３結晶体サンプルは脆い塊であるので特別な処理をすることなく粉状に出来、それを所定の手順でＦＥ−ＳＥＭ像を実施した。【００４１】  上記で示したＦＥ−ＳＥＭ像観察で見られたＢｉ２Ｔｅ３結晶体が極めて平板的な結晶体の積層構造になっていることを確認するために、Ｂｉ２Ｔｅ３結晶体の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を実施し、そのＴＥＭ像を図６にスケールバーが５ｎｍの場合に４代表スポットで示している。そのＴＥＭ像では明確な格子縞を確認でき、極めて高度に成長した平板的結晶体であることが分かる。【００４２】  そのＴＥＭ像で見られる格子縞は標準Ｂｉ２Ｔｅ３結晶体の結晶構造から推測される格子間隔と一致しており、平板的結晶体はＢｉ２Ｔｅ３結晶内での所謂Ｔｅ−Ｔｅ間のファンデルワールス力的な弱い結合に起因すると理解出来、図２で示した超音波応用固相反応装置はＢｉ２Ｔｅ３平板的結晶体の合成に適していることが分かる。【００４３】  そのＴＥＭ像観察を実施するには、上記図２で示した超音波応用固相反応装置で得られたＢｉ２Ｔｅ３結晶体塊０．０２ｇとエタノール２０ｍｌをガラス瓶に入れ、それに図２の超音波応用固相反応装置で用いた超音波照射部５のホーンＡをガラス瓶に浸して、５分間程度超音波分散を実施した。なお、使用される有機溶媒はエタノールに限定されるものではない。【００４４】  上記の超音波分散では、超音波を照射するとエタノールの温度がその約７４℃の沸点まで急激に上昇しエタノールが蒸発するので、ガラス瓶を氷水浴に浸して温度上昇と蒸発を回避して実施した。【００４５】  図５のＦＥ−ＳＥＭ像観察で見られた平板的な結晶体の積層構造は、上記［００４３］と［００４４］の超音波分散処理で殆どがナノシート的結晶体に劈開されたことが分かり、図２で示した超音波応用固相反応装置で得られたＢｉ２Ｔｅ３結晶体塊のナノスケール化の方法が示せた。
上記［０００２］［０００３］［０００４］に示した方法と比較し、合成時に粉末合金が溶融しておらず、合成時に溶媒を使用していないため溶媒による物性への影響も無いことから、ナノスケール化された合金物質の物性を示す可能性がある。
【実施例２】
【００４６】  本発明を実施するために、上記図２で示した超音波応用固相反応装置を用いてペルティエ素子材料および熱電変換素子材料である、Ｓｂ２Ｔｅ３の合成を実施し、実証する。【００４７】  Ｓｂ２Ｔｅ３合成のために、純度９９．５％のＳｂ金属粉を４ｍｍｏｌ、純度４ＮのＴｅ金属粉を６ｍｍｏｌ秤量、乳鉢で攪拌混合し、その混合粉を試験管６に移し、混合金属粉７とした。【００４８】  上記［００２５］で示した手順で、アルゴンガス−水素（５％）の不活性ガスを反応槽石英試験管に流入させ、また、上記［００２９］と同様に、その不活性ガスを５分間程度流入させた後、不活性ガスを流しながら上記［００１５］［００１６］で示した手順で超音波応用固相反応を実施し、反応物を取り出し、ＸＲＤパターン測定、ＦＥ−ＳＥＭ観察、ＴＥＭ観察を所定の処理をしてから実施する。【００４９】  図７には上記［００３０］に示したもの同じ手順で超音波照射されたＳｂＴｅ混合粉の温度上昇の時間経過の測定結果を示している。その図７（ａ）には、約２０分で目標反応温度が２５０℃に達し、約３０分間その温度を保持した場合の温度上昇の時間経過が示され、また図７（ｂ）には、約１２分で目標反応温度２００℃に到達させ、約３０分間その温度を保持した場合の温度上昇の時間経過を示している。【００５０】  上記の合成操作により得られた合成物を反応槽石英試験管から取り出し観察すると、ＢｉＴｅ金属粉の場合と同様に銀白色の低硬度で脆い塊であり、上記図２で示した超音波応用固相反応装置では溶融過程を経過することなく、粉末形状の合金微粒子の凝集した塊が固相反応にて合成されたと判断出来る。【００５１】  図８（ａ）には、上記の図７（ａ）の反応温度２５０℃の超音波合成で得られたＳｂＴｅサンプルのＸＲＤパターン測定結果が示されている。また、そのＸＲＤパターン測定には上記［００５０］に示したように得られたサンプルは脆い塊であるので特別な処理をすることなく粉状に出来、ＸＲＤ測定用プレートに貼り付けた。【００５２】  図８（ａ）に示されている上記図２で示した超音波応用固相反応装置で合成されたＳｂＴｅサンプルのＸＲＤパターンと図８（ｃ）に示されている標準Ｓｂ２Ｔｅ３のＸＲＤパターン（ＰＤＦ＃６０−１４３８）と比較すると、上記図２で示した超音波応用固相反応装置での反応温度２５０℃で得られたサンプルでは極めて高度に結晶成長したＳｂ２Ｔｅ３物質が合成出来たことが分かる。【００５３】  また、その図８（ｂ）には、上記の図７（ｂ）の反応温度２００℃の超音波合成で得られたサンプルのＸＲＤパターン測定結果が示されており、図８（ｅ）と図８（ｆ）に示されているＳｂ金属とＴｅ金属の標準ＸＲＤパターン（ＰＤＦ＃６２−７８２１）と（ＰＤＦ＃６６−６３９５）とをそれぞれ比較すると、反応温度２００℃では未反応Ｓｂ金属とＴｅ金属が混入しており、反応は完了していないことが分かる。【００５４】  また、図８（ｄ）には酸化物の代表例Ｓｂ２Ｏ３のＸＲＤパターン（ＰＤＦ＃６０−６４９９）が示されており、それを図８（ａ）と（ｂ）に示されている反応温度２５０℃と反応温度２００℃得られた２つサンプルのＸＲＤパターンと比較すると、酸化物が上記図２で示した超音波応用固相反応装置では酸化物が生成されていないことが分かる。【００５５】  上記図２で示した超音波応用固相反応装置で得られた高結晶性Ｓｂ２Ｔｅ３の形態を調べるために、その結晶体の電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）観察を実施し、その像を図９に示す。【００５６】  図９のＦＥ−ＳＥＭ像は、拡大倍率を３千倍、３万倍、１０万倍と順に拡大して測定した結果である。Ｓｂ２Ｔｅ３結晶体の大局的形態が示され、超音波応用固相反応装置で得られたＳｂ２Ｔｅ３結晶体は平板的に成長した結晶体の積層構造になっていることが分かる。また、そのＦＥ−ＳＥＭ像では、上記［００５０］に示したようにＳｂ２Ｔｅ３結晶体サンプルは脆い塊であるので特別な処理をすることなく粉状に出来、それを所定の手順でＦＥ−ＳＥＭ像を実施した。【００５７】  上記で示したＦＥ−ＳＥＭ像観察で見られたＳｂ２Ｔｅ３結晶体が平板的な結晶体の積層構造になっていることを確認するために、Ｓｂ２Ｔｅ３結晶体の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を実施し、その像を図１０にスケールバーが１０ｎｍの場合に２代表スポットで示している。そのＴＥＭ像ではＢｉ２Ｔｅ３結晶体の同様に明確な格子縞が見られ、極めて平板的結晶体であることが分かる。【００５８】  そのＴＥＭ像で見られる格子縞は標準Ｓｂ２Ｔｅ３結晶体の結晶構造から推測される格子間隔と一致しており、平板的結晶体はＳｂ２Ｔｅ３結晶内での所謂Ｔｅ−Ｔｅ間のファンデルワールス的な弱い結合に起因すると理解出来、図２で示した超音波応用固相反応装置はその平板的結晶体の合成に適していることが分かる。【００５９】  そのＴＥＭ像観察を実施するには、上記図２で示した超音波応用固相反応装置で得られたＳｂ２Ｔｅ３結晶体塊０．０２ｇとエタノール２０ｍｌをガラス瓶に入れ、Ｓｂ２Ｔｅ３結晶体の場合と同様に［００４３］と［００４４］に記載している超音波分散を行った。なお、使用される有機溶媒はエタノールに限定されるものではない。【００６０】  図９のＦＥ−ＳＥＭ像観察で見られた平板的な結晶体の積層構造は、上記［００５９］の超音波分散処理で殆どがナノシート的結晶体に劈開されたことが分かり、図２で示した超音波応用固相反応装置で得られたＳｂ２Ｔｅ３結晶体塊のナノスケール化の方法が示せた。
【実施例３】
【００６１】  上記の実施例１と実施例２は反応原料金属として２種類の金属粉末を使用し、合金を合成した場合の実施例であるが、反応原料金属に３種類以上の金属粉末を使用し、合金を合成する場合も同様に合成することが可能である。【００６２】  本発明を実施するために、上記図２で示した超音波応用固相反応装置を用いてペルティエ素子材料および熱電変換素子材料である、ＢｉＳｂＴｅ３の合成を実施する。【００６３】  ＢｉＳｂＴｅ３合成のために、純度３ＮのＢｉ金属粉を１ｍｍｏｌ、純度９９．５％のＳｂ金属粉を１ｍｍｏｌ、純度４ＮのＴｅ金属粉を３ｍｍｏｌ秤量し、乳鉢で攪拌混合し、その混合粉を試験管６に移し、混合金属粉７とする。【００６４】  上記［００２５］で示した手順で、アルゴンガス−水素（５％）の不活性ガスを反応槽石英試験管に流入させ、その不活性ガスを５分間程度流入させた後、不活性ガスを流しながら上記［００１５］［００１６］で示した手順で不活性ガスを流しながら超音波応用固相反応を実施した。その合成物質の測定ＸＲＤパターンとＢｉＳｂＴｅ３標準パターン（ＰＤＦ＃６０−６９９９）との比較により、本超音波応用固相反応により目的のＢｉＳｂＴｅ３結晶体が合成出来たことを確認した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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