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特集 プラズマからChemistryを取り出してモノをつくる
特集にあたって
(独)物質・材料研究機構 ナノセラミックスセンター プラズマプロセスグループ グループリーダー 石垣 隆正
大気圧付近で発生する熱プラズマは，高密度流体中で発生するプラズマの代表選手です．熱プラズマは材料プロセッシングに重要な特徴を有しており，合成プロセスが進行する反応場の制御性を高めることにより，形態，結晶構造，化学組成において従来にない材料創製が可能です．熱プラズマはその名の通り，「熱い」です．1万度以上の超高温をもっていて，発生圧力が比較的高いのでプラズマ密度が高く，軽い電子だけでなく，原子や分子など重い粒子も温度が高く，本当に「熱い」状態です．また，その中には高濃度のラジカルなど活性化学種が含まれています．
本特集では，まず，高温熱源として利用されてきた熱プラズマから，Chemistry を抽出して材料プロセスに利用することを取り上げました．熱プラズマの発生法としては直流アーク放電を発生するプラズマトーチと高周波(RF)磁場による誘導熱プラズマがあげられます．ここで取り上げたトピックスの多くが使用しているRF熱プラズマ法では，RFコイルを通して周波数・数MHz，入力・数十kWの高周波を供給してプラズマを発生します．このRF熱プラズマ法は無電極放電法ですので，酸化，還元，反応性といった各種雰囲気のプラズマを発生することができ，特異な化学反応場を提供します．そのために，化学反応性を顕在化させる反応場を最適化して探索すれば，ミクロン$\sim$ナノサイズの粒子，薄膜・厚膜の創製が可能になります．
また，プラズマ発生法のさらなる高度化を追求する必要があります．そのために，プラズマ発生圧力を下げたり（メゾプラズマ），タイムドメイン制御を取り入れたり（パルス変調熱プラズマ）した新しいプラズマ発生法では熱的効果が抑制され化学的効果が顕著に現れてきました．マイクロプラズマ発生では，マイクロデポジションも可能となりました．アーク放電法でも，多相交流アーク放電が開発され，熱プラズマの体積が非常に大きくなり，プラズマの流速が低くなってプラズマ中の化学反応を十分に生かせるようになりました．液中プラズマ発生では，プラズマ雰囲気の調整，急冷効果などに気相反応場にない特徴が現れました．さらにクラスター流体というべき超臨界状態にある流体中でのプラズマ発生は，クラスターの介在する新規プラズマ状態を実現しました．これら新しい試みを加えて高密度流体中のプラズマからChemistryを取り出す道筋が勢揃いしました．
本特集で取り上げたプラズマ材料プロセスのユニークな点，将来の可能性を理解していただき，多くの方に新たに使っていただけることを切望してやみません．
高周波熱プラズマを利用した金属間物ナノ粒子合成
東京工業大学 大学院総合理工学研究科 化学環境学専攻 渡辺 隆行
熱プラズマ法による金属・セラミックスのナノ粒子合成
株式会社 日清製粉グループ本社 技術本部 生産技術研究所 湯蓋 一博 他
熱プラズマCVD法による窒化物・炭化物・ホウ化物・酸化物の単相膜・複合膜・組成傾斜膜の作製
北海道大学大学院工学研究科 物質化学専攻 嶋田 志郎
熱プラズマ液滴精錬 (PDR) による高融点金属の高純度化
日立金属株式会社冶金研究所 韓 剛 他
多相交流アーク放電法によるカーボンナノチューブの合成
福井県工業技術センター 松浦 次雄 他
反応非平衡性を利用するパルス変調誘導熱プラズマプロセス
金沢大学大学院自然科学研究科 田中 康規 他
メゾプラズマによる高品質シリコン膜の低温高速堆積
東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻 神原 淳 他
超臨界流体プラズマの生成と材料プロセスへの応用
東京大学 大学院新領域創成科学研究科 物質系専攻 菊池 宏和 他
大気圧マイクロプラズマによる酸化物ナノ粒子の合成とマイクロデポジションへの応用
産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センター 清水 禎樹 他
液中アークプラズマを用いたカーボンナノ構造体の合成
兵庫県立大学大学院 工学研究科 佐野 紀彰
反応性RF熱プラズマを用いたセラミックスナノ材料合成
（独）物質・材料研究機構 ナノセラミックスセンター 石垣 隆正
連載近代日本のセラミックス産業と科学・技術の発展に尽力した偉人，怪人，異能，努力の人々（30）近代日本の陶芸の発展に尽力した人々（3）板谷波山，小森忍，河井寛次郎，濱田庄司，島岡達三（敬称略）などの傑出した方々と，東京工業学校，東京高等工業学校，東京工業大学，大阪高等工業学校，京都市立陶磁器試験場などの関係者の方々--- 河井寛次郎，土と炎の造形詩人
宗宮 重行
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