す原料粒子の凝集・分散の状態や液相組成の役割などについ

.

は じ

め

に

て概説する．

.

最近われわれのグループは，原料ナノ粒子分散液への非集液中レーザー溶融法の特徴

光レーザー照射によりさまざまな物質のサブミクロン球状粒子作製が可能であることを見出した．このようなサブミクロ

液中レーザー溶融法は，他の手法では作製困難な結晶性サ

ン球状粒子は過去のレーザープロセスに関する論文でも電子

ブミクロン球状粒子の合成が可能であり，以下に挙げるよう

顕微鏡写真で散見されるが，ほとんどの場合目的のナノ粒子

ないくつかの重要な特徴がある．

以外の不要な副生成物でしかなかった．しかしわれわれが開発した手法では，サブミクロン球状粒子が生成物の多数を占めており，レーザーを用いたナノ粒子合成法として知られる



粒子サイズが原料より大きくなる

ナノ粒子生成に用いられる液中レーザーアブレーション法

液中レーザーアブレーション法とは本質的に異なる特徴が徐々に明らかになってきた．そこでわれわれはこの手法を「液中レーザー溶融法」と名付けて，さまざまなアプローチからこの手法の研究に取り組んできている．
サブミクロン球状粒子はポリマーやガラスなどのアモルフ
ァス物質のものが市販されているが，金属や酸化物のような結晶性物質では安定結晶面が生成しやすいため球状になりにくいことからほとんど報告例がなかった．しかし，液中レーザー溶融法を利用すると酸化チタンや酸化亜鉛のような結晶性酸化物のサブミクロン球状粒子の作製が可能であり，その合成法の詳細に関しては既に論文や総説などで取りあげている(1)(6) ．この手法は原料粒子の光吸収による加熱・溶融という現象を利用していることから非常に汎用的であり，金属のサブミクロン球状粒子も原料に光吸収があれば同様に作製可能である．本稿では，液中レーザー溶融法の特徴とこの手法を利用して金属のサブミクロン球状粒子を作製したいくつかの例を取りあげながら，本手法において重要な役割を果た

図1

液中レーザーアブレーション法と液中レーザー溶
融法の比較．

北海道大学大学院工学研究院教授量子理工学専攻(〒0608628 札幌市北区北13条西 8 丁目)
島根大学総合理工学部准教授物質科学科
独 産業技術総合研究所 ナノシステム研究部門 フィジカルナノプロセスグループ主任研究員
Fabrication of Submicron Spherical Metal Particles by Laser Melting in Liquid; Naoto Koshizaki, Takeshi Tsuji, Yoshie IshikawaDepartment of Materials Science, Interdisciplinary Faculty of(Graduate School of Engineering, Hokkaido University, Sapporo. 
Science and Engineering, Shimane University, Matsue. Nanosystem Research Institute, AIST, Tsukuba)
Keywords: laser melting in liquid, submicron spherical particles, spaceselective heating, timeselective heating
2014年 1 月 5 日受理[doi:10.2320/materia.53.87]

ま て り あ 第53巻 第 3 号(2014)
Materia Japan(図左)では通常，金属板，焼結体ペレット，単結晶のようなバルク体が原料ターゲットとして用いられるが，粉体を原料に用いることも可能である．実際，ミクロンサイズの大きなフレーク状粉体にレーザー光を照射することでアブレーシ
ョンを引き起こし，多量の貴金属ナノ粒子を作製する方法(7)や，ナノ粒子が作製しにくい物質の微細化など(8)(9)が報告されている．いずれも粒子サイズは小さくなる方向にある．しかし一般的に言って，粒子原料の場合には生成物との区別が難しいため，バルクターゲットが主に使われてきた．
これに対し液中レーザー溶融法(図 1 右)では，ナノ粒子

図2を原料としてサイズが 1 桁以上大きく丸い形態の粒子が得

液中レーザー溶融法における空間的・時間的選択
加熱．

られる．このような変化は従来の液中レーザーアブレーション法ではなかった現象である．粒子生成プロセスが働いたかどうかは原料と生成物のサイズや形態の違いから明確に把握できる点が大きな特徴である．もちろん，このような現象が

時間選択的加熱

本法ではナノ秒のパルスレーザーを使ってターゲット粒子

起こるためには多数の原料粒子の凝集・融合・溶融が必要とを短時間で加熱する(図 2 右)．10 ns 程度の時間に粒子溶融なる．

に必要なエネルギーが投入されるが，熱拡散速度の時間スケ

粒子ターゲットの利点の一つは，粒子と液相との界面が熱ールは 10－4～ 10－6 秒であることから，ほとんどの熱が液相拡散の障壁となってエネルギーが粒子に蓄積されやすくなる

側に散逸する前にエネルギー供給は終了する．また，レーザことである．バルクターゲット(特に金属の場合)ではレーザ

ーのパルス周波数が 10 Hz 程度であることから，次のレーーによって供給されるエネルギーが熱に変わったとしても，ザーパルスまでの間に粒子は完全に冷却してしまう．長時間

その熱がターゲット全体に急速に拡散してしまうことになのレーザー光照射を行っても実際は加熱・冷却をパルス回数

り，温度上昇が粒子の場合よりも起こりにくい．

分だけ単純に繰り返していると考えられる．



低フルーエンス

広い材料汎用性

液中レーザー溶融法では液中レーザーアブレーション法で

液中レーザー溶融法では，液中に分散した原料ナノ粒子が使われる値より 2 桁程度小さいレーザーフルーエンスが使比較的弱いレーザー光を吸収して，粒子の温度が融点を超え

われ，多くの場合非集光で照射する．通常のナノ秒パルスレ

ることでサブミクロン球状粒子が得られることから，レーザ

ーザーにおいて非集光照射を行うと 1012 W / m2 以下のエネ

ー光を吸収するさまざまな物質のサブミクロン球状粒子が容ルギー密度にしかならず，このような条件下では液中レーザ

易に作製できることがわかってきた(3)(5)(12)(14) ．実際，金ーアブレーション法でしばしば問題となる多光子吸収や電子属では Au, Ag, Cu, Fe など，酸化物では Cu2O, FeO, WO3,

放出は支配的にはなり得ないと考えられる(10) ．むしろ，粒TiO2 など，半導体では Si, GaP などで作製可能であること

子によって吸収された光エネルギーが熱に変換され，粒子のを実験的に確かめている．

加熱・溶融などを引き起こす過程が支配的になると考えられまた，対象物質に光学吸収がない場合でも，カーボンナノ

る(11)．さらに，非集光照射により反応空間を大きくするこ

粒子を光学吸収のアシスト材として利用することで，球状粒とができ，生成量拡大に大きく貢献することになる．

子化が可能であることも検証している(15)．以下に，金属の

空間選択的加熱

液中レーザー溶融法では，照射したレーザー光はほとんど
全てが光学吸収を起こす空間的に隔たった原料ナノ粒子のみ

結晶性サブミクロン球状粒子の作製例をいくつか紹介する．

.

金のサブミクロン球状粒子合成と表面安定化剤の効果(16)に選択的に吸収されるため(図左)，各粒子の温度が原料物質の融点にまで加熱されたとしても，投入されたエネルギー

金のナノ粒子は凝集しやすいことがよく知られ，これを防は 1 粒子あたり pJ オーダーでしかない．実際，実験の後にぐためのさまざまな表面安定化剤が多く研究されてきていは数°C程度の液温上昇が観測される程度である．電気炉加熱

る．クエン酸は最もよく検討されている表面安定化剤であやガラス容器中での加熱のような一般的な加熱方法では，対り，市販の金ナノ粒子分散液にも実際に使われている．金ナ

象となる反応物を加熱するために周辺の媒体も加熱しているノ粒子を原料としてサイズの大きなサブミクロン球状粒子をことを考えれば，液相レーザー溶融法において目的の溶融反生成させるには，ナノ粒子の凝集状態の変化によりどのよう応に使われるエネルギーの利用効率は高いと考えられる．

に球状粒子が生成するかを明らかにすることが重要である．
以下にこのような視点で行った研究を紹介する．




解

説




原料の金ナノ粒子の作製

金のサブミクロン球状粒子の合成実験には，既報の液中レーザーアブレーション法による金ナノ粒子作製法を利用して原料を作製した(17) ．実際には，金板を蒸留水あるいはクエン酸ナトリウム水溶液の入ったガラスセル中に固定し，これに波長 1064 nm のナノ秒パルス Nd:YAG レーザー(パルス
幅 10 ns，繰り返し周波数 10 Hz)からの集光レーザービーム(フルーエンス 36 J ・ cm－2 )を照射時間 10 ～ 20 分で照射した．このようにして得られた金の原料ナノコロイド溶液に波

図3

金ナノ粒子が分散した異なる濃度のクエン酸中でレーザー照射によって得られた粒子の TEM 写
真．(左)0.05 mM，90分間．(右)0.01 mM，60分
間．

図4

金 ナ ノ 粒 子 が 分 散 し た ク エ ン 酸 水 溶 液 ( 0.005
mM )へのレーザー照射によって得られた粒子のSEM 写真．左から 5, 9, 11, 14分間のレーザー照
射後の試料．

長 532 nm のナノ秒パルスレーザー(パルス幅 8 ns ，繰り返
し周波数 10 Hz，典型的なフルーエンス 60 mJ・cm－2)を非集光照射して金サブミクロン球状粒子作製を試みた．


水中とクエン酸溶液中での比較

純 水 中 の 金 ナ ノ コ ロ イ ド 原 料 溶 液 へ の 非 集 光 照 射 ( 60mJ ・ cm－2 )を行った場合，金のプラズモンピーク位置は長波長側にシフトしながら，徐々に吸収がなくなった．このことは粒子が徐々に大きくなりかつ沈殿していくことを示していた．実際には，照射10分後の SEM 像からサブミクロン球状粒子が形成したことが確認された．液中レーザーアブレーション法で作られたナノ粒子は安定化剤なしでも比較的安定と言われているが，実際には凝集が避けられないことをこの実験結果は示していた．一方，金ナノ粒子の典型的な安定化剤であるクエン酸三ナトリウム 1 mM を安定化剤として用いると，原料ナノ粒子の沈殿は抑制されるが，この原料に対して非集光レーザー照射を行ってもサブミクロン球状粒子がほとんど生成しないことがわかった．
これらの事実から，サブミクロン球状粒子はレーザー照射子が生成し始め，徐々にサイズの揃った粒子に変化していく
様子がわかる．実際この変化と対応して液相の吸収スペクトにより加熱された分散ナノ粒子同士の衝突によって生成する

ルの形も変化し，照射 5 分経過後でも認められたプラズモのではなく，レーザー照射前に凝集しているナノ粒子からサン吸収ピークが，サブミクロン球状粒子生成とともに，急激

ブミクロン球状粒子が形成するものと考えられた(2)．言い換に小さくなっていく様子が観測された．

えるとナノ粒子の凝集がサブミクロン球状粒子の生成には必要であることを示していた．


クエン酸濃度の効果

このようにクエン酸濃度 0.005 mM では，サブミクロン
球状粒子が生成し始めるまでに約 5 分の誘導時間があるところが特徴的である．このような誘導時間は純水の場合は観測されないことから，クエン酸の存在が誘導時間に大きな役

クエン酸の濃度を 1 mM から 0.005 mM へと変化させる

割を果たしている．クエン酸は金ナノ粒子の表面に吸着してことで原料ナノ粒子の凝集状態を制御して，得られる粒子のいると考えられるが，パルスレーザーの照射により，金の融形態変化を観察した．図は 0.05 mM で90分間照射と 0.01

点近くまでの加熱・冷却を繰り返している間に金ナノ粒子かmM で 60 分間レーザー照射( 60 mJ ・ cm－2 )した時の生成物

ら脱着あるいは分解が進むと考えられる．誘導時間が経過すの TEM 写真である． 0.05 mM ではサブミクロン球状粒子

ると金ナノ粒子は凝集し始め，この際に照射されたレーザーは生成しないが 0.01 mM 以下ではサブミクロン球状粒子が光により凝集金ナノ粒子が溶融しサブミクロン球状粒子が形観測されるようになる．

成されるものと考えられた．このようなモデルが正しいとす

レーザーの照射時間依存性

図はクエン酸濃度を図 3 よりもさらに希薄な 0.005 mM

ると，クエン酸水溶液濃度が大きければ誘導時間は大きくなると考えられるが，実際 0.01 mM の場合では誘導時間が 27分と大きくなることが実験的に確認されている．

に固定して，レーザー照射時間を変化させたときの生成粒子

以上のように，金ナノ粒子の液中での凝集状態を制御するの SEM 写真による形態変化をまとめたものである．5 分まことにより，サブミクロン球状粒子を精度よく作製できるこでのレーザー照射では原料からの形態変化は認められなかっとがわかった．

たが，照射 9 分経過あたりから急激にサブミクロン球状粒

ま て り あ 第53巻 第 3 号(2014)
Materia Japan



.

酸化物からの還元によるサブミクロン球状金属粒子の作製

ミクロンサイズに増加し球状粒子が生成するようになる．これは，原料ナノ粒子の温度が融点を超えて溶融液滴が瞬間的に生成しているためと考えられる．さらにフルーエンスを増液中レーザー溶融法を利用して，銅や鉄のような活性な金加させると粒子温度が沸点を超えて瞬時に気化蒸発するよう属のサブミクロン球状粒子を作製するには銅や鉄のナノ粒子になり，生成した粒子のサイズが急激に小さくなる．このよが原料として必要になると考えられるが，これらの粒子は極うな高いフルーエンスは，ナノ粒子合成のための液中レーザ

めて活性であることから危険物に指定されており，入手は困ーアブレーション法で用いられるエネルギー範囲と考えられ難である．液中レーザー溶融法では，単に原料粒子の溶融にる．このように，投入するエネルギーに応じて原料粒子の固よりサブミクロン球状粒子を作製するだけでなく，ナノ粒子

体状態，液体状態，気体状態を反映した粒子が生成物として粉体の高温化学反応を利用することが可能である．銅や鉄の得られると考えられた．

酸化物ナノ粒子は容易に入手することが可能であり，これらを原料として有機溶媒中に分散してレーザー光を照射する



サブミクロン球状粒子組成のフルーエンス依存性と，有機溶媒が還元雰囲気として働き，銅や鉄のサブミクロ

さらに，本手法のもう一つの大きな特徴は，サブミクロン

ン球状粒子を生成させることが可能である．このような実験

球状粒子が生成するフルーエンス範囲で，高温化学反応が引結果の例として CuO ナノ粒子原料から銅のサブミクロン球

き起こされるという点である．酸化銅(CuO)ナノ粒子を原料

状粒子を作製した例を紹介する(3)．

としてアセトン中で非集光レーザー照射を行うと，図のよ

サブミクロン球状粒子の反応合成

うに生成物はフルーエンスによって CuO から Cu2O， Cu へと徐々に変化した．レーザー光が照射されると原料粒子の温アセトン中に分散させた原料の酸化銅ナノ粒子(図上)に

度は融点を超えて 1300 ～ 1700 °C に短時間で到達する．このパルスレーザー光を照射して粒子だけを 1000 °C 以上の高温

ような高温の粒子に接しているアセトン分子は熱分解を起こに加熱・溶融させると，融解した原料が急冷することでサブし，炭素，水素，一酸化炭素，メタン，エチレンなどの分子

ミクロン球状粒子(図 5 下)が生成した．照射前後の粒子のが生成し，これらの物質は CuO を還元することが可能であX 線回折スペクトルから原料の CuO から Cu2O や Cu を含ることが熱力学的に予測される．これらの分子による高温還む相に変化(還元)していることがわかった．このような変化は照射するレーザー光のフルーエンスに強く依存した．


サブミクロン球状粒子サイズのフルーエンス依存性

図は異なるフルーエンスのレーザー光を照射したときに生成する粒子サイズのフルーエンス依存性を示したものである．フルーエンスが小さい場合は原料の粒子サイズとほとん
ど変わらないが，あるしきい値を超えると粒子サイズがサブ

図5




CuO ナノ粒子原料の TEM 写真(上)とレーザー光照射により生成したサブミクロン球状粒子のSEM 写真(下)，および対応する XRD スペクト
ル ． レ ー ザ ー 照 射 条 件 は l ＝ 355 nm ， 66 mJ
pulse－1cm－2，30分，アセトン中．

図6

照射したレーザーのフルーエンスと生成粒子サイズとの関係．

図7

照射したレーザーのフルーエンスと生成粒子組成
との関係．

解

説

元反応により生成物の組成が変化したものと考えられる．

はコア直径 300 nm ，シェル厚さ 75 nm のコアシェル構造

以上のように，本手法を用いることで，金属酸化物の高温であることがわかる．このような形態の変化に対応して粒子

還元反応を室温大気圧環境下の液体中で実現できることがわの色が変化し，金のプラズモン吸収に起因する赤い色が消失

かった．このような変化はアセトン以外の有機溶媒を使ったした．単一粒子の EDS 分析結果から Fe Au O 多成分複合

場合でも同様の現象を引き起こすことがわかっている．一粒子の生成が確認され，コア相は Au リッチ，シェル相は方，液体として水を用いた場合は， Cu 金属の球状粒子は全Fe リッチであることもわかった．

く得られず， CuO の高温熱分解相である Cu2O あるいはこれが再酸化した CuOが観測されるだけである(18)．

このような複合粒子の構造を解明するため，Au は溶解しないが Fe 成分(金属鉄，酸化鉄)は溶解する塩酸による処理

このようにして得られた銅のサブミクロン球状粒子は比表

を複合粒子に施した．塩酸処理前は図 8(b )のようになめら

面積がナノ粒子よりも小さいことから，ナノ粒子分散液と比かな表面をもつ球状粒子であったが，処理後は図のようにべて液中に保存した状態ではるかに長い時間銅色を保って安非常にポーラスな構造に変化した．酸処理後の孤立粒子の定に存在することもわかっている．

Au:Fe 原子比は EDS 分析から粒子の中心部と表面でほぼ等

しく 90:10 であり，均一な組成ではあるが Fe が若干残って.

混合コロイド溶液からのサブミクロン球状合金粒子の合成いた．レーザー照射後で塩酸処理前の粒子は XRD パターン

液中レーザー溶融法では，ナノ粒子原料を液中に分散して酸処理後の均一相は，主成分は Au であるが，fcc AuFe 合

レーザー光を照射するだけでサブミクロン球状粒子が得られ金相が観測されその重量比は Au(AuFe)＝80:20だった．

るが，2 種類のナノ粒子原料を液中で混合してレーザー光を

このような結果から，レーザー照射後のコアシェル構造

照射すれば，ナノ粒子同士の相互作用があれば 2 成分から生成は，低融点の Au がレーザーパルスにより溶融固化を構成されるサブミクロン球状合金粒子やサブミクロン球状複繰り返す間に，マグネタイトが有機溶媒によって還元されてから金(Au)，金鉄(AuFe)固溶合金相，ウスタイト(FeO)の混合相であり，その重量比は 45:36:19 だった．一方，塩合粒子の生成が期待される．ここでは金酸化鉄および金酸

生成する金属 Fe 成分が Au 中に取り込まれる一方，金属 Fe

化コバルトの 2 成分原料粒子系を有機溶媒中に分散してレまで還元されなかったウスタイトは Au の中に取り込まれず

ーザー照射することで，AuFe あるいは AuCo の 2 成分系に粒子表面に析出する過程を経るものと考えられた．

サブミクロン球状粒子の作製を試みた実験結果について紹介する．


金酸化鉄混合コロイド溶液の場合(19)塩化鉄の加水分解により作製した平均粒径 5 nm の酸化鉄

金酸化コバルト混合コロイド溶液の場合(20)同様の実験を，金コロイド溶液と市販の酸化コバルトナノ粒子を原料にしてエタノール中でレーザー照射を行った．
金酸化鉄の場合と同様に比較的容易にサブミクロン球状粒(マグネタイト Fe3O4)ナノ粒子原料と 3 章と同様に液中レー
ザーアブレーション法により作製した平均粒径 20 nm の金ナノ粒子を原料として用いた．これらを混合したコロイド溶液(アルコールなどの有機溶媒溶液)は図(a )のように強く凝集していた．レーザー照射によりサブミクロン球状粒子が徐々に生成し始め， 1 時間の照射で 450 nm 径の平滑な表面をもった球状粒子のみが図 8(b)，(c)のように生成した．形
態が球状であることから，レーザー照射時に粒子の温度がマ
グネタイトの融点 1600 °C と金の融点 1064 °C を超えていることが示唆された．図 8 ( c )の TEM 写真から球状粒子の内部

図8

図9

塩酸処理後の Au / FexOy 複合粒子の( a ) TEM 写真と(b) SEM 写真．

(a) レーザー照射前の金とマグネタイトナノ粒子分散混合溶液を乾燥させて得た粒子の TEM 写真，およびレーザー照射後に得られた粒子の(b) SEM 写真と(c) TEM 写真．

ま て り あ 第53巻 第 3 号(2014)
Materia Japan



図 11

液中レーザー溶融法により粒子溶融に必要なレーザーフルーエンスの粒子サイズ依存性．波長が 532 nm のレーザー光を用いた場合の Au, Ag,
Cu の計算値．

的選択加熱により，低フルーエンスレーザー光の 1 パルス
照射によって 1 個の粒子に対して供給されるエネルギーは
全て粒子の加熱・溶融に使われるものと考えられる．ある物
質の粒子を室温からある温度まで加熱するために必要なモル
図 10

液中レーザー溶融法により得られた AuCo サブ
ミクロン球状粒子の XRD パターンのレーザー照
射時間依存性．一番下が Au ナノ粒子原料．

エンタルピーを DH とすると，直径 d の球状粒子 1 個が必要な熱量 Q は
Q ＝D H･

pr 3
d
6M

(1)

と表される．ここで，r は密度，M は式量である．DH は，子が得られた．この際のレーザー照射時間に伴う XRD スペ

例えば粒子を室温から加熱して完全に溶融させて液体のみに

クトルの変化を図に示す．照射時間の増加に伴い，Au のなるまでを考えるときは，融点までの加熱のエンタルピーと回折ピークが徐々に小さくなるが，一方 AuCo 固溶合金の融解のエンタルピーの和になる．

ピークが大きくなった． Au Co 二元系合金は共晶型であり，通常の手法では合金を作りにくい系として知られているが，本手法により合金を作らない組合せでも固溶合金ができることがわかった．
液中レーザー溶融法は，多くの場合その反応過程はある程

一方，レーザー光のエネルギーのうち粒子に吸収されて粒子加熱に使われ得るエネルギーは2
Q(l, d)＝J･seffabs(l, d)・(pd /4)(2)

ここで， seffabs ( l, d )は有効光吸収断面積(＝光吸収断面積/幾
何学的断面積)で，レーザーの波長 l と球状粒子径 d ，その度熱力学的に説明できることが還元反応や炭化反応を起こす

物質の屈折率 n と消光係数 k が決まれば，球状粒子の Mie

系で確認されてきているが，この例では非固溶性の合金の組理論(22)(23)により計算が可能である．この 2 つの式を等しい

み合わせでも合金が生成することを示している．本プロセスと置くことで 1 パルスのレーザー照射でサイズ d の粒子をでは急冷プロセスという側面ももっているため，非平衡反応

溶融させるために必要なフルーエンスが得られる．

性が導入される可能性もあるが，その詳細はまだ明らかになっていないため，今後の研究が必要である．

J＝

2rDH
d
・ eff
3M
sabs(l, d)(3)

いずれにせよこれらの結果は，液中レーザー溶融法により

図は，波長 532 nm の光に対しての Au, Ag, Cu の n や2 成分の混合コロイド溶液から簡単に複合サブミクロン球状

k の文献値(24) から，その完全溶融を引き起こすために必要粒子を作製できること，化学処理を使うことによりポーラス

なフルーエンスの粒子サイズ依存性を計算した例である．粒な構造を制御したサブミクロン球状粒子を作製できること，

子サイズ d が大きくなると seffabs ( l, d )は一定値に近づくため

非固溶性の合金粒子の作製も可能であること，などを示してJ は d に比例して大きくなる．すなわち，大きい粒子ほど融おり，これまでにないユニークな複合構造サブミクロン球状

解しにくくなる． Ag では 100 nm 前後の粒子が最も溶融し粒子作製法としての応用が期待できる．

やすく， Au はプラズモン吸収波長に近いため，最も小さな
フルーエンスで溶融する．

.

液中分散原料粒子の溶融に必要なレーザーフルー
エンス(21)

レーザー照射時間を長くすると粒子サイズは徐々に大きくなるが，これは粒子同士の融合によるものと考えられる．しかし，粒子が大きくなり過ぎると供給されるレーザーエネル

上記のように液体中に分散したナノ粒子への空間的・時間

ギーでは粒子が溶融しなくなり，融合が起こらなくなる．本解説

手法で得られるサブミクロン球状粒子がある一定のサイズに収束するのは，このようなメカニズムが原因であると考えら
れる．

.

お わ

り

に

液中レーザー溶融法は，液相中に分散させたナノ粒子に非集光低フルーエンスレーザーを照射することで，短時間の粒
子溶融によりサブミクロン球状粒子を得る方法である．従来作製が困難だった結晶性物質のサブミクロン球状粒子が簡単なプロセスで作製可能であり，これまでのレーザープロセスと比較して量産性も期待できる．このようなユニークな粒子に関しては酸化物を中心にその光学的応用(5)(25)の検討が進められているが，金属についても徐々に電極応用や磁性応用などの検討(12)(26)が始まってきている．
この手法の本質は空間選択的パルス加熱であり，これまで使われてきた通常の加熱方法である電気炉加熱などが周囲の媒体を含めた非空間選択的加熱であることと対極をなすものである．このような空間選択的パルス加熱により 1000 °Cを超える高温反応を室温の液体中で実現できることになる．この考え方を拡張することで，さまざまな高温反応を効率よく実現する省エネルギー高温プロセスの開発につながっていく
ものと期待される．
本研究の一部は文部科学省原子力特別研究，科研費 基盤
研究 B ( 20360340 )，新学術領域研究( 21110004 )，挑戦的萌芽研究(25630341)の支援を受けて行われた．

文

献(2006), 12890.
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(21) A. Pyatenko, H. Q. Wang, N. Koshizaki and T. Tsuji: Laser
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(22) G. Mie: Ann. Phys., 330(1908), 377.
(23) U. Kreibig and M. Vollmer: Optical Properties of Metal
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(25) H. Fujiwara, R. Niyuki, Y. Ishikawa, N. Koshizaki, T. Tsuji
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★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

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( 2 ) Y. Ishikawa, Q. Feng and N. Koshizaki: Appl. Phys. A Mater.
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( 3 ) H. Q. Wang, A. Pyatenko, K. Kawaguchi, X.Y. Li, Z. SwiatkowskaWarkocka and N. Koshizaki: Angew. Chem. Int. Ed.,
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Golberg: Adv. Mater., 23(2011), 1865.
( 5 ) H. Q. Wang, M. Miyauchi, Y. Ishikawa, A. Pyatenko, N.
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Am. Chem. Soc., 133(2011), 19102.
( 6 ) 越崎直人，A. Pyatenko，H. Q. Wang，石川善恵レーザー研
究，40(2012), 83.
( 7 ) M. Kawasaki: J. Phys. Chem. C., 115(2011), 5165.
( 8 ) H. Usui, T. Sasaki and N. Koshizaki: J. Phys. Chem. B., 110

ま て り あ 第53巻 第 3 号(2014)
Materia Japan越崎直人
博士(工学)(東京大学)取得
1997年
1997年 工業技術院 物質工学工業技術研究所 研究室長
2001年 産業技術総合研究所 研究チーム長 副研究センター長 などを歴任
2013年 現職
専門分野 物理プロセスと化学プロセスの融合によるナノ材料合成◎レーザーやスパッタと液相環境や自己組織化プロセスとの組み合わせた材料開発に従事．

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越崎直人

辻

剛志

石川善恵

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