JP2008120674A - 硫化亜鉛ナノケーブル - Google Patents
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Abstract
【課題】
簡便な手法により硫化亜鉛の新しいナノ構造物を得る。
【解決手段】
窒素と水蒸気の気流下で、炭素粉末と炭素繊維を１５００〜１６００℃に、硫化亜鉛粉末を１２５０℃にそれぞれ加熱し、４００〜６００℃に保持された基板に生成物を堆積させる。
【選択図】図１
簡便な手法により硫化亜鉛の新しいナノ構造物を得る。
【解決手段】
窒素と水蒸気の気流下で、炭素粉末と炭素繊維を１５００〜１６００℃に、硫化亜鉛粉末を１２５０℃にそれぞれ加熱し、４００〜６００℃に保持された基板に生成物を堆積させる。
【選択図】図１
Description
この出願の発明は、硫化亜鉛ナノケーブルに関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、ディスプレイ、センサー、レーザー、光触媒等に応用されている硫化亜鉛の新しいナノ構造物に関するものである。
硫化亜鉛は３．６ｅＶのバンドギャップエネルギーを有するＩＩ−ＶＩ族の半導体であり、マンガン等をドーピングすることにより高い発光量子効率が得られることから、ディスプレイ、センサー、レーザー、光触媒等として広く応用されている。
このような硫化亜鉛のナノ構造物として、一次元の硫化亜鉛ナノワイヤーが知られており、鋳型を用いる方法（たとえば、非特許文献１参照）や金触媒を用いる加熱蒸発法（たとえば、非特許文献２参照）等によって合成されている。最近、酸化亜鉛を内含した硫化亜鉛ナノケーブルが酸化亜鉛と硫化水素との反応によって合成されている（たとえば、非特許文献３参照）。
Ｘ．Ｊｉａｎｇ外，ケミカル・マテリアルズ（Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．），２００１年，第１３巻，ｐ．１２１３
Ｙ．Ｗａｎｇ外，ケミカル・フィジックス・レターズ（Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．），２００２年，第３５７巻，ｐ．３１４
Ｘ．Ｗａｎｇ外，アドバンスト・マテリアルズ（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．），２００２年，第１４巻，ｐ．１７３２
この出願の発明は、ナノスケールの半導体として新しい展開を図るため、簡便な手法により硫化亜鉛の新しいナノ構造物を得ることを解決すべき課題としている。
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、芯が亜鉛の単結晶で、外壁が硫化亜鉛の多結晶から形成された、亜鉛を内包した硫化亜鉛ナノケーブルを提供する。
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、簡便な方法により新規な亜鉛を内含した硫化亜鉛ナノケーブルが合成される。
この出願の発明の亜鉛を内包した硫化亜鉛ナノケーブルの製造方法では、窒素と水蒸気の気流下で、炭素粉末と炭素繊維を１５００〜１６００℃に、硫化亜鉛粉末を１２５０℃にそれぞれ加熱する。具体的には、たとえば、蒸留水に窒素ガスを吹き込んで窒素ガスと水蒸気との混合気流中を生じさせることができる。加熱時の窒素ガス及び水蒸気の流量は、たとえば窒素ガスを１．５Ｌ／ｍｉｎ程度、水蒸気を０．３Ｌ／ｍｉｎ程度とすることができる。一方、炭素粉末、炭素繊維、硫化亜鉛の各加熱温度は、上記の温度に限定される。その理由は、温度を上昇させても反応効率は向上しなく、上記温度未満では反応が不完全になるからである。反応時間は０．５〜３時間が好ましく例示される。この範囲を超えて時間をかけて反応させても収率の変化はほとんどみられず、その範囲未満では反応が完結しにくくなる。なお、炭素粉末、炭素繊維、硫化亜鉛の重量比については、１：１：２が好ましく例示される。生成物の収量は重量比を上記値から変化させてもあまり変化しない。
そして、この出願の発明の亜鉛を内包した硫化亜鉛ナノケーブルでは、４００〜６００℃に保持された基板に生成物を堆積させる。
このように、この出願の発明の亜鉛を内包した硫化亜鉛ナノケーブルは、新しいナノ構造物である。
以下、実施例を示し、この出願の発明の亜鉛を内包した硫化亜鉛ナノケーブルについて説明する。
シグマ・アルドリッチ社製の炭素粉末０．５ｇと炭素繊維０．５ｇをグラファイト製るつぼに入れ、石英管の中に配置した。また、シグマ・アルドリッチ社製の硫化亜鉛粉末１．０ｇをグラファイト製るつぼに入れ、このるつぼを炭素粉末及び炭素繊維の入ったるつぼの上方に離して配置した。蒸留水に窒素ガスを吹き込むことにより水蒸気を含んだ窒素ガスを１．５Ｌ／ｍｉｎの流速で石英管の中に移送した。そして、縦型高周波誘導加熱炉を用い、炭素粉末と炭素繊維を１５００〜１６００℃に加熱し、一方、硫化亜鉛粉末を１２５０℃に加熱した。０．５時間加熱を続けた後、炉を室温に冷却した。加熱時に石英管の温度が４００〜６００℃に保持されていた部分に灰色の粉末が堆積した。
得られた灰色の粉末生成物を透過型電子顕微鏡及びＸ線エネルギー拡散スペクトロメーターを備えた高分解能透過型電子顕微鏡を用いて観察し、分析した。
図１（ａ）は、透過型電子顕微鏡により観察された生成物の像を示した写真である。
芯の直径がおよそ２５ｎｍ、外壁の厚さが８ｎｍのナノケーブルが得られている。
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した写真中にｍの矢印をつけた部分の高分解能透過型電子顕微鏡像の写真とＸ線エネルギー拡散スペクトルの回折パターンを示した図である。
Ｘ線回折のドットから、格子定数ａ＝０．２６ｎｍ、ｃ＝０．４９ｎｍである単結晶の六方晶系亜鉛であると確認される。Ｘ線回折のリングは、中心から外側に向かって（１００）、（１１０）、（１０３）面に起因する回折であり、このことから、外壁は、ウルツ鉱型の硫化亜鉛の多結晶であると確認される。このことから、得られたナノケーブルは、芯が亜鉛の単結晶で、外壁が硫化亜鉛の多結晶から形成された、亜鉛を内包した硫化亜鉛ナノケーブルであると判明された。
Claims (1)
- 芯が亜鉛の単結晶で、外壁が硫化亜鉛の多結晶から形成された、亜鉛を内包した硫化亜鉛ナノケーブル。
Priority Applications (1)
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| JP2007271145A JP2008120674A (ja) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | 硫化亜鉛ナノケーブル |
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| JP2007271145A JP2008120674A (ja) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | 硫化亜鉛ナノケーブル |
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| JP2003157225A Division JP4538620B2 (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 亜鉛を内含した硫化亜鉛ナノケーブルの製造方法 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008120674A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2000207953A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Nec Corp | ナノケ―ブルとその製造方法 |
| WO2003005450A2 (en) * | 2001-05-18 | 2003-01-16 | President And Fellows Of Harvard College | Nanoscale wires and related devices |
| JP2004283961A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | National Institute For Materials Science | 硫化亜鉛ナノベルトとその製造方法 |
| JP2004299920A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | National Institute For Materials Science | 単結晶のチューブ状酸化亜鉛ウィスカーの製造方法 |
-
2007
- 2007-10-18 JP JP2007271145A patent/JP2008120674A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JPN7010004025, Ｑｕａｎ ＬＩ， ｅｔ ａｌ．, "Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｎ／ＺｎＳ ｎａｎｏｃａｂｌｅ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｂｙ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ／ｓｕｌｆｉｄａｔｉｏｎ", Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ, ３ Ｍａｒｃｈ ２００３， Ｖｏｌ．８２， Ｎｏ．９, ｐｐ．１３９８−１４００ * |
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