直流アーク放電陰極堆積物中におけるランタン内包カーボンナノカプセルの分布

Distribution of lanthanum containing carbon nanocapsules in the DC arc cathode deposit

山本 和典; 社本 真一  ; 赤阪 健*

Yamamoto, Kazunori; Shamoto, Shinichi; Akasaka, Takeshi*

金属内包フラーレンの製造で一般的な直流アーク放電実験で生成する陰極堆積物は、その歴史的発見以来、ランタンカーバイドナノ結晶内包カーボンナノカプセルの供給源として知られてきた。ランタンカーバイドLaCは水と激しく反応する性質があり、通常の大気中であっても水酸化ランタンLa(OH)に簡単に転換される性質がある。しかし、この陰極堆積物について粉末X線回折像を測定すると、未反応のLaCに由来するピークが現れる。これは、カプセルを構成するグラファイト壁を水分子や酸素分子が透過できないため、ナノカプセルに内包された結晶はカーバイドのままで存在できるためである。最近われわれは、内包カーボンナノカプセルが陰極堆積物中に一様に分布するのではないこと、すなわち、堆積物中心部にはほとんど見られないが、堆積物表面を覆う外殻の直下に高い濃度で分布していることを発見した。この内包構造体の分布と生成過程について検討を行ったので報告する。

Historically, the conventional DC arc discharge experiments provided carbon nanocapsules containing nanocrystals of LaC in carbonaceous deposit on cathode. Typical powder X-ray diffraction profiles of the cathode deposit shows signals of LaC. Although LaC is very reactive with HO and easily converts to La(OH) in humid air, diffraction peaks of LaC crystals were observed, which means the LaC crystals are in carbon nanocapsules and are protected from water molecules. Recently we have found that no nanoencapsulates were observed in the center of the cathode deposit, and that the nanoencapsulates were concentrated under outer-shell of the cathode deposit. Distribution of the nanoencapsulates and the formation process in the cathode deposit will be discussed.