日本原子力研究開發機構的青柳登研究副主幹、池田篤史研究主幹、上田祐生研究員、元川龍平研究主幹、奧村雅彥研究主幹、蓬田匠研究員、東京大學的齊藤拓巳教授、山形大學的西辻祥太郎副教授、北海道大學的佐崎元教授等人組成的聯合研究團隊發現，陶瓷顆粒表面性質隨着濃度變化而產生的變化會給結構帶來巨大差異。青柳副主幹表示：「在奈米顆粒的製造程序中，透過自組織來決定顆粒的大小和形狀，有望爲新型材料的開發作出貢獻。」相關研究已發表在期刊《Communications Chemistry》的線上速報版上。
圖1 鈰溶液模式的比較（供圖：日本原子力研究開發機構）
汽車尾氣淨化連串裝置觸媒是透過將鈰鹽或鋯鹽溶解在硝酸溶液中製成的。在製作程序中，研究團隊發現了一種呈現出未知性質的現象。
通常，鈰離子在濃度較高時會以固體形式沉澱析出，而在濃度較低時則完全溶解於液體中。然而，本次研究發現，由於陽離子聚集在顆粒上，出現了鈰離子濃度較高時生成初級顆粒，濃度較低時生成二次顆粒的自組織現象。
研究團隊聚焦於水溶液中微顆粒聚集的自組織現象，細緻研究了二級顆粒的形成機制。研究人員使用X射線小角散射測定（SAXS）和中介子小角散射測定（SANS），以及最先進的顯微鏡技術進行深入分析，結果發現了二級顆粒緩慢聚集形成的片狀高級結構。研究表明，這種高級結構是由二級顆粒表面的離子濃度差異造成的。
這一發現首次明確表明了表面相輔作用對於自組織結構的重要性。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Communications Chemistry
論文：Hierarchical ceria nanoarchitecture的球形模式形成
URL：www.nature.com/articles/s42004-024-01199-y
