NMRを用いた液体金属中のナノ粒子分散・凝集状態評価法

Evaluation of dispersion and aggregation of nanoparticles in liquid metal via NMR

Tei, C.  ; 大高 雅彦; 桑原 大介*

Tei, C.; Otaka, Masahiko; Kuwahara, Daisuke*

液相分散媒中のナノ粒子分散・凝集状態の評価には粒度測定による評価や直接観察などの方法はあるが、可視光を透過せず且つ大気中で取扱えない化学的に活性な液体金属への適用は困難である。そこで、液体金属ナトリウム(Na)中の金属ナノ粒子分散系を対象に、NMRを用いたNa-ナノ粒子界面状態評価法を検討した。ナノ粒子表面に接触している液体Na(粒子表面に拘束されている原子状態)と、粒子表面から離れている液体Na(自由な原子状態)があり、緩和時間が原子の束縛状態に依存する。緩和時間の明確な差および緩和時間から推定される相対的な比表面積も得られるため、ナノ粒子の状態評価法の新発展につながる。

Evaluation of nanoparticles in liquid phase dispersants has been carried out by using methods such as particle size measurement and transmission electron microscopy. It is difficult to apply it to chemically active liquid metals (impermeable to visible light) that cannot be handled in the atmosphere. In this study, the NMR methods based on evaluating the interfacial state of sodium-nanoparticles in liquid metallic sodium (Na) was investigated for metallic nanoparticle dispersions. There are two types liquid Na in contact with the surface of the nanoparticles (atomic state bound to the particle surface) and liquid Na away from the particle surface (free atomic state). The relaxation time of each depends on the bound state of the atoms. The clear difference in relaxation times and the relative specific surface area estimated from the relaxation times are also obtained, leading to the development of methods for assessing the state of nanoparticles in liquid metal.