ナノ粒子の空間分布制御を実現する新規粒子配列体の創成

创建新型粒子阵列，实现纳米粒子的空间分布控制

• 批准号: 16J03375
• 负责人: 渡部 花奈子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J03375/
• 关键词: 微粒子材料; ラトル型粒子; 可動性コア; 粒子配列体; 金属ナノ粒子; 表面増強ラマン散乱; 局在表面プラズモン共鳴; ナノ材料; 電場応答性; 金ナノ粒子

金属ナノ粒子は、特異的な光学特性やセンシング特性を有することが知られている。これらの特性を制御、向上させるためにはナノ粒子同士を集める（集積化させる）ことが重要である。一方で、ナノ粒子は一般的に液中で不安定であり、溶液pHや温度変化など、周囲環境のわずかな変化にも耐えきれず凝集してしまう。以上の背景から、ナノ粒子の集積化と凝集のジレンマを解決する方法の開発が求められている。そこで本研究では、中空粒子構造を利用し、凝集しやすい金ナノ粒子の空間分布を電場印加により可逆的に制御することを目的とした。まず複数個からなる金ナノ粒子のクラスターを格納した中空シリカ粒子合成し、光学特性評価を行ったところ、内包金ナノ粒子個数の増大に伴い粒子分散水溶液の吸収スペクトルは長波長側にシフトした。次に、同粒子のセンシング特性をラマンスペクトル測定により評価した。複数の金ナノ粒子を内包した中空粒子からは、単一の金ナノ粒子を内包した中空粒子と比較して55倍程度高いラマンスペクトル強度が検出された。得られた金ナノクラスター内包型中空粒子を分散させた水溶液に対して交流電場を印加した。電場印加により同粒子が局所的に集まり、効率的にナノ粒子の特性を引き出せることがわかった。検出物質のラマンスペクトルを測定したところ、電場印加後には印加前と比べてラマンスペクトル強度が増強された。同粒子の集積⇔分散状態は電場のON/OFFの切り替えにより可逆的に制御可能であることも確認した。液中分散安定性の高い中空シリカ粒子は、電場等の外的な刺激を受け粒子同士が接近しても、電場を解除することで再度分散状態に戻ることができる。これにより、凝集しやすい金ナノクラスターの液中分散性が保たれ、可逆的な粒子空間分布の制御が実現した。

Metal ナ ノ particle は, specific な optical properties や セ ン シ ン グ features を have す る こ と が know ら れ て い る. こ れ ら の features を suppression, up さ せ る た め に は ナ ノ particles with "を set め る (set product さ せ る) こ と が important で あ る. Party で, ナ ノ particle は general に fluid で unrest で あ り, solution pH や temperature variations な ど, zhou 囲 environment の わ ず か な variations change に も え resistant き れ ず agglutination し て し ま う. Above の background か ら, ナ ノ particle の set product change と agglutination の ジ レ ン マ を solve す る method の open 発 が o め ら れ て い る. そ こ で this study で は, hollow particles structure using を し, agglutination し や す い gold ナ ノ particle の spatial electric field Inca に を よ り reversible に suppression す る こ と を purpose と し た. ま ず plural か ら な る gold ナ ノ particle の ク ラ ス タ ー を Wagner し た hollow シ リ カ し particle synthesis, optical properties 価 を line っ た と こ ろ, plated with gold ナ ノ particle number の raised big に partner い particles dispersed aqueous の suction 収 ス ペ ク ト ル は long wavelength side に シ フ ト し た. に, identical particles の セ ン シ ン グ features を ラ マ ン ス ペ ク ト ル determination に よ り review 価 し た. Plural の gold ナ ノ particle を insourcing し た hollow particles か ら は, 単 の gold ナ ノ particle を insourcing し た hollow particles と compare し て high degree of 55 times い ラ マ ン ス ペ ク ト ル strength が 検 out さ れ た. Have ら れ た gold ナ ノ ク ラ ス タ ー を package type hollow particles dispersed in さ せ た aqueous に し seaborne て ac electric field を Inca し た. Electric field Inca に よ り identical particles が bureau に sets ま り, sharper rate に ナ ノ particle の features を lead き out せ る こ と が わ か っ た. 検 out material の ラ マ ン ス ペ ク ト ル を determination し た と こ ろ, electric field after the Inca に は Inca と before than べ て ラ マ ン ス ペ ク ト ル strength が raised strong さ れ た. The に control of the <s:1> integrative ⇔ dispersed state <e:1> electric field <s:1> ON/OFF <e:1> tangent for えによ <s:1> reversible えによ of the same particle can be confirmed by である た と <e:1> た た. Liquid dispersion stability in high の い hollow シ リ は カ particles, such as electric field outside the の な stimulus を by け particles with James が near し て も を lift, electric field す る こ と で decentralized state again に 戻 る こ と が で き る. こ れ に よ り, agglutination し や す い gold ナ ノ ク ラ ス タ ー の dispersion in liquid が bartender た れ, reversible な particle spatial distribution の suppression が be presently し た.

项目成果

光触媒粒子の液中分散性向上に関する検討

提高光触媒颗粒在液体中分散性的研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 波形光;大久保沙耶;渡部花奈子;石井治之;長尾大輔
• 通讯作者: 長尾大輔

微小空間での粒子配向制御に向けた金ナノロッド複合中空粒子の合成

用于控制微空间颗粒取向的金纳米棒复合空心颗粒的合成

• 发表时间: 2018
• 作者: 黒田昴太郎;渡部花奈子;石井治之;長尾大輔
• 通讯作者: 長尾大輔

ラトル型粒子配列体に内包した可動性コアの電場による運動制御

使用电场对摇晃型粒子阵列中包含的移动核心进行运动控制

• 发表时间: 2016
• 作者: 渡部花奈子;石井治之;今野幹男;長尾大輔
• 通讯作者: 長尾大輔

高分子微粒子ハンドブック「Yolk/Shell構造粒子」

聚合物细颗粒手册“蛋黄/壳结构颗粒”

• 发表时间: 2017
• 作者: 渡部花奈子;長尾大輔
• 通讯作者: 長尾大輔

ユトレヒト大学(オランダ)

乌得勒支大学（荷兰）