Synthesis of rare-earth doped surface-modified metal oxide nanoparticle to investigate the mass transfer in cells

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本年度は、昨年度に合成を確認したCeドープLu3Al5O12 (Ce-LuAG)ナノ結晶の合成条件を明確にするとともに、蛍光スペクトルの測定および表面修飾を行った。また、希土類添加を目指したGa2O3ナノ結晶の合成メカニズムの解明を行った。Ce-LuAGナノ結晶の合成条件については、昨年度合成に用いたギ酸の影響を評価するとともに、合成温度および原料水溶液のpHの影響を評価した。ギ酸については、昨年度はCeの価数を3価に保つことを目的として加えたが、加えなくてもCeは3価に保たれることをX線吸収微細構造測定(XAFS)より明らかにした。これに伴い、改めてギ酸を用いない場合について合成条件を明らかにした。粒子サイズは原料水溶液のpHにより大きく変化し、pHが3-7では数百nm程度である一方、pH=9, 11では30~40 nm程度であった。生成したCe-LuAG相ナノ結晶は紫外線の照射下で500 nm程度にピークを持つ蛍光を発した。表面修飾については、オレイン酸存在下でCe-LuAGナノ結晶を合成することで、オレイン酸修飾に成功し、合成したナノ結晶は有機溶媒中に良分散した。これらより、表面修飾した希土類添加蛍光酸化物ナノ結晶を水熱合成できることを確認した。一方、Ce-LuAGの結晶相のみをもつ生成物であっても蛍光を示さないナノ結晶が存在した。XAFS測定でCeの価数を評価しても3価であり、Ceの価数以外に蛍光を左右する因子があることを示している。Ga2O3ナノ結晶の合成メカニズムについては、合成時間を短く区切った水熱合成の結果より、原料であるGa(NO3)3からまずGaOOH, γ相のGa2O3が形成し、これが溶解再析出する過程でβ相のGa2O3が形成することを明らかにした。