ナノ粒子における自発的合金化と相平衡

Abstract

数ナノメートル程度の粒径をもつ超微粒子(ナノ粒子)においては、特異な物性や原子構造が出現する。最近、そのような特異な振る舞いの一つとして、ナノ粒子中に溶質原子が非常に急速に合金化することが明らかにされた。「自発的合金化」と名付けられたこの現象は、臨界粒径以下のナノ粒子に限って起こる固相状態での合金化反応である。自発的合金化のメカニズムは、ナノ粒子自身がその特徴的な格子軟化に誘起されて、それぞれの化学組成においてできるだけ自由エネルギーの低い状態へと構造を逐次変化させうることであると考えられる。化学的自由エネルギーの減少そのものが原子の移動を極端に低温から誘起させて系のエネルギー低下を達成する固体中の原子移動プロセスの一つの特異な例であろう。