Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

反応・分離・精製 / シリコン / フラックス / 凝固精製 / 合金化 / 金属生産工学 / 反応・分離工学 / 結晶成長 / 太陽電池 / 環境材料

太陽電池級シリコンの精製を合金化して低温凝固精製プロセスとフラックス処理を組み合わせることにより、最も効率的にBおよびPを除去するシリコン精製プロセスの最適化を行った。各種合金組成においてBの活量係数測定（Bの熱力学的安定性）を明らかにすることで、スラグによる効果的なB除去条件を評価するとともに、スラグによる精製試験により確認を行った。
また、Pについては一般的な酸化精製によるフラックス処理ではなく、還元によるフラックス脱リンの可能性についてシリコン合金組成やフラックス系を変えて明らかにし、また、凝固精製を最後に行うことでの効果的な脱リンプロセスの可能性を明らかにした。

種々の溶媒組成において溶融Si合金中のB、Pの熱力学的性質を明らかにすることで、冶金学的手法の組み合わせを最適化することにより、高生産性低コストの冶金学的手法により太陽電池用シリコンの精製が実現可能であることが示された。現在未だ主流であるガス化精製法に代わる高効率高生産性冶金学的手法への展開の可能性があらためて示された。

結晶成長 / 構造・機能材料 / セラミックス / 環境材料 / 多孔体

異方性のある結晶構造を有し、耐食性、熱的・機械的特性に優れるムライト及び炭化ケイ素を候補材として、焼成中あるいは熱処理中において、気孔内部や焼結体表面等の焼成面での「その場」結晶成長やその配向・形態制御により、排ガス浄化用フィルターへの応用を目指した高性能セラミック多孔材の創製に関する基礎的研究を行ったところ、気孔径分布が制御された特異な微構造を有するムライト及び炭化ケイ素多孔材の創製に成功した。

環境材料 / 金属生産工学 / 結晶成長 / 太陽光発電 / 表面・界面物性 / β-FeSi_2 / 環境半導体 / 溶融塩 / 陽イオン交換反応

Fe-Si二元系液相からの直接生成が困難であったβ-FeSi2を、溶融塩-Si交換反応によりSiウェハ表面に析出させる方法を考案した。さらに、この析出方法を拡張させ、β-FeSi2薄膜へのCo、Niなどのドーパントの導入方法を提案し、作製した薄膜に対して電気特性および光学特性を評価した。

無機 / 有機複合材料 / バイオミネラリゼーション / 自己組織化 / 炭酸カルシウム / 人工タンパク質 / 環境材料 / 高分子 / 結晶成長

物が鉱物を作ることをバイオミネラリゼーションという。代表的なバイオミネラルとして歯や骨、貝殻真珠層や甲殻類の外骨格などがある。我々は本研究において甲殻類(アメリカザリガニ)の外骨格より単離した石灰化に関与するタンパクCAP-1を用いて人工的に炭酸カルシウム/キチン複合体の作製およびその配向制御に成功した。CAP-1の存在下、キチンマトリクス上に炭酸カルシウム結晶を成長させると、一軸に配向した薄膜結晶が成長することを見出した。また、組み換えタンパクや合成オリゴペプチドを用いて対照実験を行い、70残基目のリン酸部位が表面モルホロジーに重要な影響を与えていること、CAP-1中央部にあるキチンと特異的に結合する部位(リバース・リジフォードコンセンサス配列)が、一軸に配向した薄膜結晶の形成に必要であることを見出した。本年度は、巨視的な配向を目指し、液晶性高分子の配向性に着目した。液晶性キチン誘導体のフィルムにせん断を引加して得た配向キチンマトリクスを結晶成長の基板に用いたところ、ポリアクリル酸存在下、内部に長さ80μm、直径10μm程度のロッド状の炭酸カルシウム(カルサイト)がキチンマトリクスの配向に沿って形成した。内部に成長したロッド結晶は、微結晶の集合体であり、さらに結晶c軸をマトリクスの配向にそろえて成長していた。キチンマトリクスの巨視的な配向が炭酸カルシウム結晶成長のテンプレートとして働いた事を示している。すなわち有機・無機双方が配向した新しい複合材料の開発に成功した。

【研究分担者】
守山雅也	東京大学	大学院・工学系研究科	講師	(Kakenデータベース)
長澤寛道	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	教授	(Kakenデータベース)