(57)【要約】【課題】ナノ粒子合成過程における目的物質の出来具合を合成過程から把握できるようにすること。【解決手段】有機金属および安定化剤をフラスコ１に入れて混合及び加熱し、有機金属を熱分解してナノ粒子を合成するナノ粒子合成過程において、フラスコ１の直上までアルゴンガスを導入してナノ粒子合成過程で発生する揮発有機物を系外へ取り出し、系外へ取り出した揮発有機物を時間応答性に優れた有機物センサー１４で検出する。有機物センサー１４の検出結果をコンピュータで構成されるモニター本体８に取り込んで揮発有機物の検出量を実時間でモニターする。【選択図】図１
2009191304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機金属を合成容器内で熱分解してナノ粒子を合成するナノ粒子合成過程のモニター方法であって、ナノ粒子合成過程で発生する揮発物を系外へ取り出して検出し、揮発物の検出結果から前記合成容器における有機金属の反応状況を実時間でモニターすることを特徴とするナノ粒子合成過程のモニター方法。
【請求項２】
有機金属の熱分解過程において発生した反応副生成物である有機物を前記揮発物として検出することを特徴とする請求項１記載のナノ粒子合成過程のモニター方法。
【請求項３】
有機金属の熱分解過程において発生した反応副生成物である水素、酸素、塩素、酸化炭素又は硫化物を前記揮発物として検出することを特徴とする請求項１記載のナノ粒子合成過程のモニター方法。
【請求項４】
前記合成容器内又はその直上まで不活性ガスを導入して揮発物を系外へ誘導することを特徴とする請求項１記載のナノ粒子合成過程のモニター方法。
【請求項５】
沸点の異なる複数の揮発成分を含んだ揮発物を、それらの沸点差を利用して沸点の高い方から順番に沸点まで冷却して個別に検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のナノ粒子合成過程のモニター方法。
【請求項６】
有機金属を熱分解してナノ粒子を合成する合成容器と、前記合成容器内又はその直上まで不活性ガスを導入するパージ用ガス導入管と、前記合成容器内の揮発物を不活性ガスと共に系外へ導く排ガス導入管と、系外に取り出された揮発物を検出するセンサーと、前記センサーの検出信号を取り込んで揮発物の検出結果から前記合成容器における有機金属の反応状況を実時間でモニターするモニター本体と、を具備したことを特徴とするナノ粒子合成過程のモニター装置。
【請求項７】
有機金属を熱分解してナノ粒子を合成する合成容器と、前記合成容器内又はその直上まで不活性ガスを導入するパージ用ガス導入管と、各々任意の冷却温度に設定可能な冷却器をガスを通流可能に縦接続してなり初段の冷却器が前記合成容器に連結された多段冷却部と、前記合成容器を上流として前記各冷却器の下流側から揮発物を不活性ガスと共に系外へ導く複数の排ガス導入管と、前記各排ガス導入管から系外に取り出された揮発物をそれぞれ検出する複数のセンサーと、前記各センサーの検出信号を取り込んで揮発物の検出結果から前記合成容器における有機金属の反応状況を実時間でモニターするモニター本体と、を具備したことを特徴とするナノ粒子合成過程のモニター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属の熱分解によってナノ粒子を合成する過程をモニターするナノ粒子合成過程のモニター方法及びモニター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ナノ粒子合成過程は、核形成とこれに引き続いて起こる結晶成長とから成る。均一な核形成が行われ、上記二つの過程が時間的に分離できる場合に、均一な粒子が合成される。
【０００３】
有機金属の熱分解によってナノ粒子を合成する方法として、有機金属、安定化剤としての脂肪酸や脂肪アミン、高分子等を合成容器内で混合及び加熱し、一定時間還流を行うOnepod合成法が知られている。ここで還流とは、溶媒が沸騰と凝縮を繰り返すことにより、温度を系の沸点に固定し、常圧で最大熱量を系加えることができる方法を言う。このOnepod合成法は、一度の加熱によりナノ粒子を合成できるという利点がある。
【０００４】
現状では、合成容器内で起きている反応を実時間でモニターできていないため、核形成と結晶成長がどのようなタイミングで起こっているのか不明であった（非特許文献１に記載されているような蛍光を発する半導体粒子などの光学的な性質が粒子サイズと結びついている場合を除く）。
【０００５】
従来技術として、大きさや組成が揃った均一なナノ粒子を得るために、原料の仕込比を変えて（例えば、非特許文献２、特許文献１参照）、又は還流温度や時間を変えて（例えば、非特許文献３参照）、粒子径や二元系粒子の組成の制御が行われている。ところが、実際には、熱分解法の場合、３００℃程度まで加熱した時点で溶液は有色化し、その後の還流の間、絶え間なく溶媒が蒸発・凝縮を繰り返し、液化した溶媒の落下による爆発的発泡が発生する。そのため、合成過程をモニターするのは難しく、反応途中で溶液を抜き出して粒子の形成を観察するといったことが行われている程度であった。また、ある種の有機金属は吸湿性であり、扱いによっては合成の再現性が低い場合がある。
【０００６】
このように、合成過程が安定して再現できる状況ではない上に、合成過程を実時間で観察することができなかったので、間接的な測定、有機金属のin-vivoな熱分析や質量分析（各種の条件が人為的にコントロールされていない条件下での分析）によって合成過程を推定していた。
【０００７】
また、Onepod合成法以外の方法として、合成過程で追加的に原料を注入する方法があるが、注入タイミングは、予め加熱時間や温度で決めており、合成過程をモニターした上で決めているわけではなかった（例えば、非特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００６-２４９４９３号公報
【非特許文献１】“In situ observation of the nucleation and growth of CdSe  nanocrystals,” L. Qu, W. W. Yu and X. Peng, Nano lett., 4, 465 - 469, 2004.
【非特許文献２】“Formation mechanism of FePt nanoparticles synthesized via Pyrolysis  of Iron(III) ethoxide and Platinum(II) acetylacetonate,” S.Saita and S. Maenosono, Chem. Mater., 17, 6624 - 6634, 2005.
【非特許文献３】“Ultra-large-scale syntheses of  monodisperse nanocrystals,” J. Park, et al, Nature Materials,3, 891 - 895, 2004.
【非特許文献４】”Recent advances in chemical synthesis, self-assembly, and  applications of FePt nanoparticles,” S. Sun, Adv.Mater., 18, 393 - 403, 2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来技術では、有機金属の熱分解によってナノ粒子を合成する方法において、合成過程を実時間で観察することが困難であったために、ナノ粒子合成を制御可能な技術が確立されていなかった。実用的なナノ粒子を工業的に生産して一定品質の粒子を安定供給するためには、合成過程は制御可能でなくてはならず、また、合成過程を十分理解しなければ、実用的なナノ粒子合成技術を確立することはできない。合成過程を理解し、改善していくためには、合成過程をモニターできることが必要条件である。しかし、熱分解法では、前述の通り、高温で還流しながらナノ粒子を合成するという性質上、半導体ナノ粒子の合成などの特別な場合（非特許文献１）を除いて、光を使ったin-situ観察は困難である。このような合成過程において、何らかのモニター可能な量を使ったモニター方法が望まれる。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、実時間で有機金属の熱分解過程において発生した反応副生成物の検出が可能になり、目的物質の出来具合を合成過程から把握することができて、合成過程の理解と解明に貢献し、ひいては完全に制御された合成技術の確立に資するナノ粒子合成過程のモニター方法及びモニター装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、有機金属が熱分解するときにその金属に配位している有機物が金属から分離する過程で発生するそれら有機物や溶媒由来の有機物を含む揮発生成物(主に有機物)が、当該有機物が除去した金属の量と比例することに着目し、合成容器内で発生した揮発物を合成容器外へ取り出して実時間で検出すれば、合成容器内で起きている有機金属の分解反応の状況を把握できることを見出した。揮発生成物は有機物金属及び安定化剤に由来する有機物に限定されず、有機金属が熱分解する際の反応により溶媒から揮発する物質（水素、酸素、塩素、酸化炭素、硫化物等）も含まれる。そこで、ナノ粒子合成過程をモニターする方法として、合成容器内で発生した揮発物を合成容器外へ取り出して実時間で検出する技術を確立した。
【００１１】
本発明のナノ粒子合成過程のモニター方法は、有機金属を合成容器内で熱分解してナノ粒子を合成するナノ粒子合成過程のモニター方法であって、ナノ粒子合成過程で発生する揮発物を系外へ取り出して検出し、揮発物の検出結果から前記合成容器における有機金属の反応状況を実時間でモニターすることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、ナノ粒子合成過程で発生する揮発物を実時間でモニターするので、合成容器内における有機金属の反応状況を実時間でモニター可能になる。
【００１３】
また本発明は、上記ナノ粒子合成過程のモニター方法において、前記合成容器内又はその直上まで不活性ガスを導入して揮発物を系外へ誘導することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、ナノ粒子合成過程において実時間で揮発有機物を系外へ誘導することができ、発生する揮発物を実時間でモニターすることができる。
【００１５】
また本発明は、上記ナノ粒子合成過程のモニター方法において、有機金属の熱分解過程において発生した反応副生成物である有機物を前記揮発物として検出することを特徴とする。これにより、有機金属が熱分解するときにその金属に配位している有機物が金属から分離する過程で発生する有機物や溶媒由来の有機物を検出でき、合成容器内の反応状況を実時間でモニターできる。
また本発明は、上記ナノ粒子合成過程のモニター方法において、有機金属の熱分解過程において発生した反応副生成物である水素、酸素、塩素、酸化炭素又は硫化物を前記揮発物として検出することを特徴とする。これにより、有機金属が熱分解する際の反応により水素、酸素、塩素、酸化炭素、硫化物のいずれかを揮発させる溶媒を用いることで、水素、酸素、塩素、酸化炭素、硫化物の検出結果から合成容器内の反応状況を実時間でモニターできる。
また本発明は、上記ナノ粒子合成過程のモニター方法において、沸点の異なる複数の揮発成分を含んだ揮発物を、それらの沸点差を利用して沸点の高い方から順番に沸点まで冷却して個別に検出することを特徴とする。
【００１６】
この構成により、沸点の異なる複数の揮発成分を含んだ揮発物を、それらの沸点差を利用して沸点の高い方から順番に個別に検出することができる。
【００１７】
また本発明のナノ粒子合成過程のモニター装置は、有機金属を熱分解してナノ粒子を合成する合成容器と、前記合成容器内又はその直上まで不活性ガスを導入するパージ用ガス導入管と、前記合成容器内の揮発物を不活性ガスと共に系外へ導く排ガス導入管と、系外に取り出された揮発物を検出するセンサーと、前記センサーの検出信号を取り込んで揮発物の検出結果から前記合成容器における有機金属の反応状況を実時間でモニターするモニター本体と、を具備したことを特徴とする。
【００１８】
また本発明のナノ粒子合成過程のモニター装置は、有機金属を熱分解してナノ粒子を合成する合成容器と、前記合成容器内又はその直上まで不活性ガスを導入するパージ用ガス導入管と、各々任意の冷却温度に設定可能な冷却器をガスを通流可能に縦接続してなり初段の冷却器が前記合成容器に連結された多段冷却部と、前記合成容器を上流として前記各冷却器の下流側から揮発物を不活性ガスと共に系外へ導く複数の排ガス導入管と、前記各排ガス導入管から系外に取り出された揮発物をそれぞれ検出する複数のセンサーと、前記各センサーの検出信号を取り込んで揮発物の検出結果から前記合成容器における有機金属の反応状況を実時間でモニターするモニター本体と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、合成容器内の有機金属の反応状況を実時間で把握でき、目的物質の出来具合を合成過程から吟味することができて、合成過程の理解と解明に貢献し、ひいては完全に制御された合成技術の確立に資することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態に係るナノ粒子合成過程のモニター方法は、有機金属および安定化剤を合成容器に入れて混合及び加熱し、有機金属を熱分解してナノ粒子を合成するナノ粒子合成過程において、合成容器内又はその直上までパージ用ガスを導入してナノ粒子合成過程で発生する揮発物を系外へ取り出し、系外へ取り出した揮発物を時間応答性に優れたセンサーで検出する。センサーの検出結果をコンピュータで構成されるモニター本体に取り込んで揮発物の検出結果から合成容器内の有機金属の反応状況を実時間で把握できる。
【００２１】
合成容器内で有機金属と合体している有機成分を反応させて揮発させることで（除去）、合成容器には揮発した有機成分に比例した金属が存在することとなる。有機成分の揮発した金属は不安定であるので、金属原子同士が凝集してある大きさの塊になろうとする。その時、安定化剤が金属の凝集をブロックする役割を果たし、金属ナノ粒子が一定の大きさになる。このとき、安定化剤が有機金属の分解反応にも関わり、結果、揮発成分となる場合もある。ナノ粒子合成過程で発生するそれら揮発物を系外へ取り出して実時間で揮発物をモニターすることで有機金属の反応状況をモニターできることになる。
【００２２】
（実施例１）
（有機金属の熱分解過程のモニター）
有機金属として、鉄白金ナノ粒子を合成するときに使用される白金アセチルアセトネート(Pt(acac)2)を用いた。また、安定化剤として、オレイルアミン、オレイルアミンとオレイン酸の混合液、オレイン酸の３種類を別々に用いた。
【００２３】
図１は実施例１で用いた有機物センサー付き熱分解装置の構成図である。三口フラスコ１をマントルヒーター２にセットし、マントルヒーター２の下部に設置したスターラー３で回転可能にしている。三口フラスコ１の枝管から熱電対４が挿入されており、温度調節器５が熱電対４の出力信号に基づいてマントルヒーター２を制御してフラスコ１内部を所望温度に調整できるようにしている。また、三口フラスコ１の他の枝管から別の熱電対６が挿入されており、熱電対６の出力信号を温度計７に入力して温度測定できるようにしている。温度計７で計測された温度データはコンピュータ８へ出力されて記録される。三口フラスコ１の開口には冷却管９の下端部が連結されている。冷却管９の上端部にはアルゴンガス導入管１１が連結されており、アルゴンガス導入管１１には外部から三方コック１２を介してパージ用の不活性ガスとしてアルゴンガスを導入できるようにしている。アルゴンガス導入管１１の途中から排気アルゴンガス導入管１３が挿入され冷却管９の中央部まで延出している。排気アルゴンガス導入管１３の他端部はアルゴンガス導入管１１から分岐しており、有機物センサー１４が先端部に設置されている。有機物センサー１４は、時定数１-２分で時間応答性に優れたセンサーを用いた（TGS823、フィガロ技研製）。なお、有機物センサー１４を駆動するための乾燥空気がポンプ１６により乾燥空気導入管１７を通じて有機物センサー１４へ供給されるようにしている。有機物センサー１４はセンサーインターフェース１８を介してコンピュータ８に接続される。
【００２４】
以上のように構成された有機物センサー付き熱分解装置を用いて白金アセチルアセトネート（Ｐｔ（ａｃａｃ）２）の熱分解過程を測定した。Ｐｔ（ａｃａｃ）２とオレイルアミン１００％（２０ｍｍｏｌ）をフラスコ１に入れ、フラスコ１をマントルヒーター２にセットし、アルゴンガスを０．５Ｌ/ｍｉｎで三方コック１２よりフラスコ１内に導入しながら、スターラー３で２５０回転毎分のスピードで混合した。このとき、有機金属に合体している有機成分を揮発させる速度は遅い方が望ましい。混合後、熱電対４を装備した温度調節器５により３０分で３００℃まで昇温後、一定に保った。この間の温度変化を、熱電対６を装備した温度計７を用いてコンピューター８で記録した。この間に発生する有機物はアルゴンガス導入管１１により導入されたアルゴンガスによりパージされて排気アルゴンガス導入管１３を通じて有機物センサー１４へ導かれ時定数１-２分で検出した。また、有機物センサー１４を駆動するため乾燥空気導入管１７を通じてポンプ１６により乾燥空気(20%酸素)を３Ｌ/ｍｉｎで送った。有機物センサー１４のセンサー出力はインターフェース１８を通じてコンピュータ８で記録した。
【００２５】
次に、Ｐｔ（ａｃａｃ）２ １ｍｍｏｌと、オレイルアミン５０％（１０ｍｍｏｌ）＋オレイン酸５０％（１０ｍｍｏｌ）の混合液とをフラスコ１に入れ、上記同様に発生する有機物の測定を行った。
【００２６】
さらに、Ｐｔ（ａｃａｃ）２ １ｍｍｏｌとオレイン酸１００％（２０ｍｍｏｌ）をフラスコ１に入れ上記同様に発生する有機物の測定を行った。
【００２７】
図２は上記測定結果を示している。図２に示すように、白金アセチルアセトネートのオレイルアミン１００％（２０ｍｍｏｌ）中での熱分解過程（Ｐ１）では、３５分付近で揮発有機物が検出されなくなっている。また、オレイルアミン５０％（１０ｍｍｏｌ）+オレイン酸５０％（１０ｍｍｏｌ）中での熱分解過程（Ｐ２）では、４０分付近で揮発有機物が検出されなくなっている。また、オレイン酸１００％（２０ｍｍｏｌ）中での熱分解過程（Ｐ３）では、２５分付近で揮発有機物が検出されなくなっている。コンピュータ８では揮発有機物の検出結果を実時間でモニターしており、揮発有機物が検出されなくなった時点でフラスコ１において有機金属が完全に分解されたと判定することができる。
なお、オレイルアミン１００％中で有機物が爆発的に発生している現象（Ｐ１）が確認できるが、有機物が爆発的に発生している温度は２１５℃であることが確認された。オレイン酸が増加するのに応じて、有機物が爆発的に発生する傾向が弱くなっている。オレイン酸５０％ではオレイルアミン１００％に比べて有機物の発生が爆発的でなくなり緩やかな上昇カーブとなる傾向が認められる（Ｐ２）。オレイン酸１００％では有機物発生開始温度が高くなり、発生量も少なくなる（Ｐ３）。
【００２８】
この過程は、熱分解により発生する白金の自己触媒的な反応で理解することが出来る。このようなモデルでは、オレイルアミンに還元能があるべきで、実際アミンは還元能を持つ。このとき発生している有機物は主にアセチルアセトンとオレイルアミン由来の有機物であると考えられる。
なお、有機物センサー１４で検出した有機物量には、安定化剤として加えられたオレイルアミン、オレイン酸が含まれているので、実施例１のデータは、オレイルアミン、オレイン酸の揮発だけを実施例１と同一条件で測定した実施例３の対応データで減じてある。
【００２９】
（実施例２）
（有機金属の熱分解過程のモニター）
有機金属として、鉄エトキシドＦｅ（ＯＥｔ）を用いた。また、安定化剤として、オレイルアミン、オレイルアミンとオレイン酸の混合液、オレイン酸をそれぞれ用いた。
【００３０】
前述した図１の有機物センサー付き熱分解装置を用いて、鉄エトキシドＦｅ（ＯＥｔ）の熱分解過程を実施例１と同様にして測定した。すなわち、最初に、Ｆｅ（ＯＥｔ）３１．４ｍｍｏｌとオレイルアミン１００％（２０ｍｍｏｌ）をフラスコ１に入れ、上記同様に発生する有機物の測定を行った。
【００３１】
次に、Ｆｅ（ＯＥｔ）３１．４ｍｍｏｌとオレイルアミン５０％（１０ｍｍｏｌ）＋オレイン酸５０％（１０ｍｍｏｌ）の混合液とをフラスコ１に入れ、上記同様に発生する有機物の測定を行った。
【００３２】
さらに、Ｆｅ（ＯＥｔ）３１．４ｍｍｏｌとオレイン酸１００％（２０ｍｍｏｌ）をフラスコ１に入れ上記同様に発生する有機物の測定を行った。
【００３３】
図３は上記測定結果を示している。図３に示すように、鉄エトキシドのオレイルアミン１００％（２０ｍｍｏｌ）中での熱分解過程（Ｐ１１）では、３５分付近で揮発有機物が検出されなくなっている。また、オレイルアミン５０％（１０ｍｍｏｌ）＋オレイン酸５０％（１０ｍｍｏｌ）中での熱分解過程（Ｐ１２）では、４０分付近で揮発有機物が検出されなくなっている。また、オレイン酸１００％（２０ｍｍｏｌ）中での熱分解過程では、２５分付近で揮発有機物が検出されなくなっている。コンピュータ８では揮発有機物の検出結果を実時間でモニターしており、揮発有機物が検出されなくなった時点でフラスコ１において有機金属が完全に分解されたと判定することができる。
なお、オレイルアミン１００％中では、７８℃程度からすでに分解が始まり有機物量が急速に増加するが、爆発的な増加は見られない（Ｐ１１）。オレイルアミンとオレイン酸の混合物の中では増加は緩やかで、２００℃を越えたあたりから、蒸発した気体が凝縮し、それが溶液に落下することでおこる爆発によるスパイク状の有機物の発生が見られた（Ｐ１２）。オレイン酸１００%中では有機物量増加は大きくないが、３００℃の状態では同様なスパイク状の有機物の増加がみられた（Ｐ１３）。Ｆｅ（ＯＥｔ）の場合、自己触媒的な過程は含まれていないと思われる。Ｐ４は温度変化である。このとき発生している有機物は主にエタノールと考えられる。なお、実施例２のデータは実施例３の対応するデータを減じてある。
【００３４】
（実施例３）
（オレイルアミン、オレイン酸の加熱過程）
オレイルアミン２０ｍｍｏｌ、オレイルアミン１０ｍｍｏｌとオレイン酸１０ｍｍｏｌの混合液、オレイン酸２０ｍｍｏｌのそれぞれについて、有機金属を加えずに加熱過程で発生する有機物を実施例１と同一条件で測定した。
【００３５】
実施例３により、オレイルアミン、オレイン酸又はそれらの間での反応で発生した有機物量を測定することができ、実施例１のデータから実施例３の対応データを減じることで、純粋に有機金属の熱分解過程で発生した揮発物量を検出することができる。
【００３６】
同様に、実施例２のデータから実施例３の対応データを減じることで、有機金属の熱分解で発生した揮発物量を検出することができる。
【００３７】
図４はオレイルアミン２０ｍｍｏｌ、オレイルアミン１０ｍｍｏｌとオレイン酸１０ｍｍｏｌの混合液、オレイン酸２０ｍｍｏｌのそれぞれについての有機物検出結果を示す図である。同図に示すように、オレイルアミン２０ｍｍｏｌ（Ｄ１）、オレイルアミン１０ｍｍｏｌ+オレイン酸１０ｍｍｏｌ（Ｄ２）では、２００℃程度から蒸発が始まり、オレイン酸20mmolでは蒸発に急激な変化は無い（Ｄ３）。Ｄ４は温度変化である。オレイルアミンの沸点は１４７℃/２ｍｍＨｇ、オレイン酸は１９５℃/０．７５ｍｍＨｇでオレイルアミンの方がより低温で蒸発すると考えられる。
【００３８】
（実施例４）
実施例４では、発生する揮発成分の数に応じた数の冷却管及びセンサーを設置したセンサー付き熱分解装置を構成した。実施例１−３の測定では、１つのセンサー１４で全揮発物量を測定しているが、発生する揮発成分の数に応じて、冷却管とセンサーの数を増やしてもよい。
【００３９】
図５は冷却管とセンサーを多段に設置した有機物センサー付き熱分解装置の構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付している。本実施例４では、発生する揮発成分数Ｎに応じて、Ｎ段のセンサユニット２０−１〜２０-Ｎを縦接続している。各センサユニット２０−１〜２０-Ｎは、冷却管９、分岐管２１、排アルゴンガス導入管１３、センサー１４、センサーホルダー１５、ポンプ１６及び乾燥空気導入管１７で構成する。フラスコ１の枝管にアルゴンガス導入管２２を連結して、パージ用の不活性ガスであるアルゴンガスをフラスコ１内に導入する。
【００４０】
それぞれの冷却管９は、冷媒又はヒーターで一定温度に保たれるように構成している。多段に接続された各冷却管９は、合成容器となるフラスコ１に近いほうから順番に、沸点の高い気体から沸点の低い気体のそれぞれの沸点温度に合わせた温度に保たれる。
【００４１】
このようにすることで、一段目のセンサユニット２０−１では全揮発物量、二段目のセンサユニット２０−２ではもっとも高い沸点の物質を除いた揮発物量、Ｎ段目のセンサユニット２０−Ｎではもっとも低い沸点の揮発物量を測定できる。
【００４２】
例えば、アセチルアセトン（沸点１４０℃程度）とエタノール（沸点７８℃程度）とを分離測定する場合は、二本の冷却管９を直列につなぎ、一段目のセンサユニット２０−１の冷却管９をアセチルアセトンの沸点付近に保持し、２段目のセンサユニット２０−２の冷却管９をエタノールの沸点付近に保持しておく。フラスコ１内で有機金属を熱分解して２種類の揮発物質（アセチルアセトンとエタノール）が発生したとすると、沸点の高いアセチルアセトンが一段目のセンサユニット２０−１で検出され、相対的に沸点の低いエタノールが二段目のセンサユニット２０−２で検出される。
【００４３】
このように、発生する揮発成分の数に応じて、センサユニット２０−１〜２０-Ｎを多段に縦接続すれば、各段のセンサユニット２０−１〜２０-Ｎにおける冷却管９の温度を揮発成分の沸点に調整することにより、沸点の差を利用してそれぞれ揮発成分を個別に測定することが可能になる。
【００４４】
なお、以上の説明では、系外に取り出してモニターする揮発物として主に有機物を説明したが、合成容器内の反応状況を把握する指標となる反応副生成物であれば他の揮発物を検出対象としても良い。合成容器内で有機金属と混合する溶媒によっては有機金属の熱分解に伴って水素、酸素、塩素、酸化炭素、又は硫化物等を揮発する。これらの揮発物を水分センサー、ガスセンサー、その他の各種センサーによって検出してモニター本体で分析するように構成する。
また、パージ用ガスは各種センサーでの検出対象となる揮発物、水素、酸素、塩素、酸化炭素、又は硫化物等、と異なる物を用いる。これら水分センサー、ガスセンサー等を有機物センサーと共に又は有機物センサーに代えて用いることにより、コンピュータ８において有機物センサー１４で検出される有機物量だけではなく、水分蒸発量、パージガスの残留量等の情報も含めて複合的に合成反応をモニターすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、有機金属の熱分解によってナノ粒子を合成するナノ粒子合成装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１の有機物センサー付き熱分解装置の構成図
【図２】実施例１での発生有機物の測定結果を示す図
【図３】実施例２での発生有機物の測定結果を示す図
【図４】実施例３での発生有機物の測定結果を示す図
【図５】実施例４の有機物センサー付き熱分解装置の構成図
【符号の説明】
【００４７】
１…三口フラスコ
２…マントルヒーター
３…スターラー
４、６…熱電対
５…温度調節器
７…温度計
８…コンピュータ
９…冷却管
１１…アルゴンガス導入管
１２…三方コック
１３…排気アルゴンガス導入管
１４…有機物センサー
１５…センサーホルダー
１６…ポンプ
１７…乾燥空気導入管
１８…センサーインターフェース
２０−１〜２０−Ｎ…センサユニット
２１…分岐管
２２…アルゴンガス導入管
【図１】
2009191304.tif 000003
【図２】
2009191304.tif 000004
【図３】
2009191304.tif 000005
【図４】
2009191304.tif 000006
【図５】
2009191304.tif 000007