様々な導電性を有する水中パルス電場を用いた銅および酸化銅ナノ材料の合成

Synthesis of Copper and Copper Oxide Nanomaterials by Pulsed Electric Field in Water with Various Electrical Conductivities.

• Ahmad Hamdan
• Xavier Glad
• Min Suk Cha

抄録

ナノ材料の合成は、過去20年の間に広く研究されてきたホットな研究テーマです。最近では、液体系のプラズマは、様々なタイプのナノ材料を合成する効率的な手段として提案されています。しかし、その形成過程には、プラズマ内部だけでなく、電極表面で起こる多くの物理・化学現象が関与しており、そのメカニズムを十分に理解することは困難です。本研究では、銅電極を水中に浸漬したシステムを用いて、放電がない状態でのナノ材料合成に及ぼす電場の影響を評価しました。得られた結果は、溶液の電気伝導率（脱イオン水に高希釈塩酸を添加することによって調整）に応じて、銅ナノ粒子、酸化銅ナノワイヤー、および/または中空ナノ粒子を含む様々なナノ構造が生成される可能性があることを示している。ここで合成された材料を収集し、特徴付けし、形成メカニズムを提案する。これらの結果は、液体中のプラズマにおけるナノ材料合成の基礎となる物理的・化学的現象を明らかにしたものであり、本研究で得られた成果は、液体中のプラズマにおけるナノ材料合成の基礎となる物理的・化学的現象を明らかにするものである。

Nanomaterial synthesis is a hot research subject that has been extensively studied in the last two decades. Recently, plasmas in liquid systems have been proposed as an efficient means of synthesizing various types of nanomaterials. The formation processes implicate many physical and chemical phenomena that take place at the electrode surface, as well as in the plasma volume, which renders it difficult to fully understand the underlying mechanisms. In this study, we assess the effect of electric field on nanomaterial synthesis in a system composed of two copper electrodes immersed in water, in the absence of an electrical discharge. The obtained results indicate that various nanostructures, including copper nanoparticles, copper oxide nanowires, and/or hollow nanoparticles, may be produced, depending on the electrical conductivity of the solution (adjusted by adding highly diluted HCl to deionized water). The materials synthesized herein are collected and characterized, and a formation mechanism is proposed. Overall, our results provide insight into the physical and chemical phenomena underlying nanomaterial synthesis in plasmas in liquid.