気相から凝縮するナノ粒子の赤外スペクトル＂その場＂測定から迫る、星周ダスト形成

通过原位测量气相凝结的纳米颗粒的红外光谱来探讨星周尘埃的形成

• 批准号: 15J02433
• 负责人: 石塚 紳之介
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02433/
• 关键词: 核生成; 星周ダスト; その場測定; 自己組織化; 赤外分光スペクトル; 均一核生成; 赤外スペクトル; 微小重力実験

MoO3の核生成実験について報告する．核生成直後の成長過程における赤外分光スペクトル形状の変化を調べ，結晶学的に等価な面でのみ粒子が付着し，融合することを発見した．核生成した粒子に，気相中の分子が1つずつ取り込まれる気相成長を経て，針状の粒子が生成する．針状の粒子は対流中で，結晶の方位が揃った凝集，融合を経て，立方体の粒子へ成長することを発見した．気相からの核生成と成長が，従来の古典的な熱力学に基づいた単純なプロセスではなく，多様な生成経路を経てダストの成長が起こることを示した．また，ケイ酸塩 (MgxFeySiOz) の核生成実験について報告する．ケイ酸塩鉱物は，最も豊富な難揮発性鉱物であり，太陽系の材料にもなる．本研究では，酸素のストイキオメトリーに着目し，酸素の不足した環境でのMgケイ酸塩の核生成，成長に10 umバンドのその場測定から迫った．酸素が十分に存在する環境では，100 nm以下程度の球形のフォルステライトが生成した．一方，酸素の不足した環境で生成したケイ酸塩は，2種類の自己組織化構造を示した．どちらも数 nmサイズの結晶から成り，透過型電子顕微鏡によって観察された結晶構造はエンスタタイトと合致した．酸素が十分に存在する環境で生成したケイ酸塩は9.7，10.8 umに現れる2つのピークが顕著であったのに対し，酸素の不足した環境で生成したケイ酸塩は，10.0，11.4 umにピークをもつバンド幅の広い，赤外吸収スペクトルを示した．後者の特徴は，彗星に観測される10 umバンドの特徴と類似している．これまではMg/Fe比が赤外スペクトルに与える影響が大きいと考えられていた．本研究は，生成雰囲気中の酸素がダストの形態と密接な関係があり，それによって赤外スペクトルが大きく変化することを新たに示した．

我们报告了 MoO3 成核实验。我们研究了成核后生长过程中红外光谱形状的变化，发现颗粒仅在晶体学等效平面上粘附和融合。针状颗粒是通过气相生长产生的，其中气相中的分子一一并入有核颗粒中。我们发现，针状颗粒在对流过程中通过聚集和融合而生长成立方体颗粒，晶体方向一致。我们表明，气相的成核和生长并不是一个基于传统经典热力学的简单过程，而是粉尘的生长通过多种生产途径发生。我们还报告了硅酸盐 (MgxFeySiOz) 的成核实验。硅酸盐矿物是最丰富的难熔矿物，也是太阳系的材料。在这项研究中，我们重点关注氧化学计量，并通过 10 um 波段的原位测量研究了缺氧环境中硅酸镁的成核和生长。在氧气充足的环境下，形成尺寸约100nm以下的球状镁橄榄石。另一方面，在缺氧环境中形成的硅酸盐显示出两种类型的自组织结构。两者均由尺寸为数纳米的晶体组成，通过透射电子显微镜观察到的晶体结构与顽辉石一致。富氧环境中产生的硅酸盐在9.7和10.8 um处有两个突出的峰，而缺氧环境中产生的硅酸盐在10.0和11.4 um处有两个峰。峰。后一个特征与在彗星中观察到的 10 um 波段相似。到目前为止，人们认为 Mg/Fe 比例对红外光谱有很大影响。这项研究最新表明，生产气氛中的氧气与粉尘的形态密切相关，红外光谱因此发生显着变化。

项目成果

Crystallographically Favored Attachment of Just-Nucleated MoO3 Nanoparticles in Gas Current

刚刚成核的 MoO3 纳米颗粒在气流中晶体学上有利的附着

• 发表时间: 2017
• 作者: Shinnosuke Ishizuka; Yuki Kimura; Rikako Satoh; Tomoya Yamazaki; Tetsuya Hama
• 通讯作者: Tetsuya Hama

気相中におけるナノ粒子均一核生成過程の赤外スペクトルその場測定

纳米颗粒气相均匀成核过程的红外光谱原位测量

• 发表时间: 2015
• 作者: 石塚 紳之介;木村 勇気
• 通讯作者: 木村 勇気

Self-assembly of MoO3 needles in gas current for cubic formation pathway

MoO3针在立方体形成路径气流中的自组装

• DOI: 10.1039/c7nr02613g
• 发表时间: 2017
• 影响因子: 6.7
• 作者: Ishizuka Shinnosuke;Kimura Yuki;Yokoi Satoki;Yamazaki Tomoya;Sato Rikako;Hama Tetsuya
• 通讯作者: Hama Tetsuya

観測ロケットを用いた微小重力実験用装置の開発

探空火箭微重力实验设备研制

• 发表时间: 2015
• 作者: 木村勇気;中坪 俊一;斎藤 史明;石塚 紳之介;山﨑 智也;稲富 裕光
• 通讯作者: 稲富 裕光

微小重力下におけるアルミナ均一核生成過程の赤外スペクトルその場測定

微重力下氧化铝均匀成核过程红外光谱的原位测量

• 发表时间: 2016
• 作者: *石塚 紳之介;木村 勇気;山﨑 智也;左近 樹;稲富 裕光
• 通讯作者: 稲富 裕光