液体窒素中レーザー溶融法による窒化チタン球状粒子合成

摘要

高密度媒質雰囲気におけるパルスレーザー照射は、物質合成プロセスに向けた非平衡反応場として広く注目されている。例えば高フルエンス(10-103 J/cm2)のレーザー照射によるアブレーションではナノ粒子合成の他、同時に発生するプラズマによって電子やイオン、光などが放出される。これらの物理現象は材料加工や材料創製を中心に盛hに研究、応用されている。一方、比較的低エネルギー(~数百mJ/cm2)であっても液中分散させたナノ粒子に照射することで、瞬間的に粒子を加熱し溶融を起こすことができる。溶融した粒子は付近に存在するもの同士で融合し、パルス間で溶媒によって冷却される。この過程を繰り返すことで粒径成長および球状化をもたらす。本粒径成長手法は液中レーザー溶融法と呼ばれ、サブミクロンサイズで粒径のそろった球状粒子合成手法として注目を集めている。この手法によって得られたサブミクロン球状粒子には、ナノ粒子のもつ細胞毒性の低減やサイズ特性効果による光学特性、Enhanced Permeability and Retention(EPR)効果などが期待されている。主に用いられる溶媒は水であるが粒子の酸化が課題になることも多い。そこで本研究では溶媒に液体窒素を用いるレーザー溶融法を開発し、酸化の抑制をもたらすとともに、水との冷却能の違いによる粒径の変化を理解することを目的とした。