緒言
高周波熱プラズマは高温かつ高化学活性であり，プラズマ内における反応物質の滞留時間が長いという特長を有する．さらにプラズマ尾炎部での超急冷が可能であり，反応雰囲気を自由に選択できる点から従来では合成しにくい形態，結晶構造，化学組成のナノ材料の大量合成をすることが可能である．
Li-Mn系複合酸化物であるLiMn2O4はリチウムイオン二次電池の正極材料としての応用が期待され，一部実用化も進んでいる．しかし純度の高い複合酸化物ナノ粒子の大量合成方法は確立されていない．そこで本研究では高周波熱プラズマを用いてLi-Mn系複合酸化物ナノ粒子を合成し，その生成機構を解明することを目的とした．

実験装置および方法
実験装置は大別してプラズマ発生部であるプラズマトーチ，ナノ粒子を合成する反応チャンバー，ナノ粒子を回収する回収部で構成される．キャリアガスと共に供給された原料粉体はプラズマトーチ内で蒸発し，反応チャンバーにおいて均一核生成，不均一凝縮を経てナノ粒子を生成する．
実験条件は，周波数4MHz，投入電力20 kW，チャンバー内は大気圧，キャリアおよびインナーガスはAr，シースガスとしてArとO2を用い，O2ガス流量を0~7.5 L/minで変化させた．原料としてLi2CO3とMnO2の混合粉体を用い，その供給量を0.1~0.7 g/minの範囲で変化させてプラズマ中に投入した．また生成機構の検討のため比較実験としてSr-Al系複合酸化物ナノ粒子の合成を行った．回収されたナノ粒子は，粉末X線回折（XRD）を用いて結晶構造を同定し，透過型電子顕微鏡（TEM）を用いて粒子形態と粒径分布を評価した．

結果と考察
シースガスがアルゴンのみの条件，すなわち原料由来のO2のみが存在する条件では，LiMnO2とMn3O4が確認できた．一方シースガスとして過剰にO2を供給した条件では，LiMn2O4の合成が確認できた．
Li-Mn系酸化物ナノ粒子の生成機構を考察するため，LiとMnの均一核生成温度を算出した．今回の系においては，単体Li，Mnの核生成温度よりも酸化物の融点の方が高いことがわかる．従って，O2濃度が低い条件では，最も高融点なMnOが核を生成し，その核にMnOとLi2Oが凝縮することでLiMnO2が生成したと考えられる．また，凝縮されずに酸化されたものがMn3O4となったと考えられる．一方O2過剰な条件では，MnO，Li2Oいずれも酸化物として存在しやすくなるため，MnOもしくはLi2Oが核を生成し，その核にMnOおよびLi2Oが凝縮することでLiMn2O4の均一相が生成したと考えられる．

結言
高周波熱プラズマを用いてLi-Mn系複合酸化物ナノ粒子の合成とその合成メカニズムの解明を試みた．O2ガス流量を調整し，反応雰囲気を制御することで，LiMnO2とLiMn2O4ナノ粒子を選択的に合成することに成功した．

		プラズマ・核融合学会 九州支部第20回支部大会 講演奨励賞 (2017年3月) 「高周波熱プラズマにおけるLi遷移金属酸化物ナノ粒子生成に及ぼす各生成温度の影響」
		この度は，私の研究発表が講演奨励賞を受賞できましたことを，大変光栄に存じます． 今回のような大人数の前で口頭発表を行ったのは初めてであったため，レーザーポインターの揺れが静止しないほど緊張しましたが，このような形のある結果となり感激でいっぱいです． ご指導してくださった先生方，お世話になった研究室の学生の皆様にはこの場をお借りして感謝申し上げます．