微小液滴を反応場とする単一ナノメートル合金粒子の高効率合成と光学・磁気特性の探索

点击翻译按钮获取中文摘要

我々は近赤外フェムト秒レーザーを用い、水の多光子イオン化により生じる水和電子によって貴金属イオンを還元、あるいは遷移金属錯体の多光子吸収によるナノ粒子の作製を報告してきた。本研究ではこれらのボトムアップアプローチによって有機金属錯体やイオンを原料とする合金ナノ粒子の作製を試みた。第4周期遷移金属（Fe、Co、Ni）のアセチルアセトナート錯体はいずれもレーザー照射によって反応が進行し、Feでは粒径が約15 nmの凝集体が得られた。一方、CoとNi錯体では特性Ｘ線スペクトルから元素の存在は明らかなものの、粒子は電子顕微鏡の分解能以下の径であった。さらに、第4周期元素だけでなく、他の周期ならびに族の金属についても検討した。第4族のZr（第5周期）とHf（第6周期）のアセチルアセトナート錯体を原料としたところ、前者では白色コロイドが生成するものの、電子顕微鏡像には明確な球状粒子はみられず不定型な網状の生成物が得られた。一方、Hfでは分散した粒径約14 nmの球状粒子が得られた。Fe、Co、Niに比べてどちらの元素の還元電位も約－1.5 Vと大きく卑であり、還元法では得ることの極めて困難な元素のナノ粒子が多光子反応により得られたといえる。また、錯体の吸収スペクトル、モル吸光係数、そしてレーザー照射に伴う変化もほぼ同じであるにも関わらず、周期によってZrとHfで大きな違いが出たことは反応機構を議論する上で重要な知見である。以上、単体ではナノ粒子の生成がそれぞれ確認できたが、現在のところ遷移金属錯体混合系では合金生成の明瞭な結果が得られていない。そこでイオンを原料とする貴金属合金ナノ粒子の作製を試みたところ、Au-Pt-Ag三元合金ならびにAu-Pt-Ag-Ir-Pd五元合金の作製に成功した。