■キーワード：酸化チタン，液中レーザーアブレーション，装飾酸化チタン，光触媒，ガスセンシング■ ■■１．はじめに ２．レーザーアブレーションと水中照射による■■■ ナノマテリアルの作製■■酸化チタン（■■■ ）は、半導体材料として広く知られ使用されている。その一方で、バンドギャップが大きく、光で発生した電子と正孔の再結合が速いため、光起電力や光触媒の効率が低下するという問題を抱えている。この問題に対処するために、いくつかのアプローチが可能である：■ff■■■酸素空孔の導入による■■■ の表面改質、ff ■■粒径の縮小、ff■■■気孔率の増加、ff■■■貴金属ナノ粒子による■■■ 表面の装飾。このような貴金属粒子は、可視光線の吸収を増加させ、装飾された■■■ 材料の電子移動と光触媒活性を著しく向上させることが知られている。■液中レーザーアブレーション（液中レーザー照射もその一種）は、異なる組成、形態、表面化学、ユニークな特性を持つナノ粒子を製造（または加工）する簡便で効率的な技術である。典型的な方法では、レーザービームを固体ターゲットに集光し、プラズマ、蒸気、溶融金属滴を生成し、これが液体と反応して金属酸化物、硫化物、炭化物のナノ粒子を生成する（図■、左）。液中レーザー照射の場合、集光されていないレーザービームが液体に浮遊するナノ粒子を照射し、改質する（図■、右）。化学的な方法と比較して、液体中でのレーザー加工は、多くの場合、ナノ材料のワンステップ合成を提供し、最小限の溶媒量と周囲条件で動作する簡便かつ環境負荷が少ない優位性の高い技術であるといえる。同時に、レーザー加工により、生成したナノ材料を貴金属などの他のナノ粒子で装飾することも可能である。■図■■■液体媒体中でのレーザーアブレーション（左）と■照射（右）を模式的に示す。■東海大学■総合科学技術研究所■教授■クリニッチ■セルゲイ■（ ■■■年度■一般研究開発助成■■■■ ■■■ ■■■■）■これまで、液体中でのレーザーアブレーションによって様々な■■■ ナノ材料が製造されてきたが、貴金属ナノ粒子で装飾された■■■ ナノ材料については報告されていない。このような材料は、電荷分離特性が向上することが期待され、光触媒、ガスセンシング、光電池への応用が可能なことから大変に魅力的になっている。■本研究課題では、液体媒体中でのレーザー加工を利用することで、■■■ をベースとした新規かつユニークなナノマテリアルの作製を目指した。光触媒、ガスセンシング、フォトニック用途のために、非装飾および装飾された■■■ ナノマテリアルを作製した。このプロジェクトの目的は、液体中でのレーザー加工が、様々な用途に向けたユニークで魅力的な特徴を持つ様々な■■■ 系ナノ材料の製造に有望なアプローチであることを実証することである。■今回は、ミリ秒パルスレーザーff■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■とナノ秒パルスレーザーff■■■■■■■■■■■■■■■■■■■の 種類の■■■レーザーを使用した。■■■ ナノ材料は、水中の■■プレートからアブレーションしたもの、または水中に懸濁した市販の■■■ 粉末を照射して得たものである。通常、アブレーションと照射の両方に基本波の■■■■■■を用いた。■図■は、液中でナノ粒子（■■■■■■■■■■■■■■■■■■）を製造するための固体材料のレーザーアブレーション（左）とレーザー照射によるナノ粒子改質（右）の構成を模式的に示したものである。レーザーアブレーションによる■■■ ナノ粒子の製造は、水中に浸した■■板（ニラコ製純度■■■■■）をガラス容器内に設置し、板表面にレーザーをレンズ（■■■■■■■■）で集光することで行った。ガラス容器内は攪拌子（スターラー）を回転させレーザー照射中、液体を攪拌させた。一方、レーザー照射による■■■ 微粒子の改質は、市販の粉末（和光ケミカルズ、またはデグッサ■ ■）を液体に懸濁させ、レーザービームを集光させることなく一定時間照射した。■ ■■■■非装飾の■■■ ナノ粒子■■図 は、水中で■■■■をミリ秒パルスレーザーアブレーションして製造した■■■■ ■ナノ粒子の■■■■■画像である。− 282 −液中レーザー加工プロセス制御による多機能ナノ酸化チタン（■■■ ）粒子生成に関する研究■
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