微小プラズマと微小液滴を融合したナノ粒子生成：微小反応場の特異性の解明

通过结合微等离子体和微滴生成纳米粒子：阐明微反应场的特异性

• 批准号: 18J15442
• 负责人: 岡本 拓也
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J15442/
• 关键词: ナノ粒子; フェムト秒レーザー; プラズマ; マイクロ流路; エマルション; 微小液滴; 界面; 粒径制御

本研究は微小反応場におけるナノ粒子の生成、成長、そして凝集について基礎的な知見を得ることを目的とした。本年度は金属錯体の溶液試料と貧溶媒を撹拌試料して生じる微小液滴がナノ粒子の形態および粒子径に及ぼす効果の解明、およびマイクロ流路によりサイズを制御した液滴中での微小プラズマ発生について研究活動を行った。ヘキサン/塩化金酸水溶液、およびフェロセンヘキサン溶液/水の撹拌により水中油滴型のエマルションを形成し、原料が水に溶解する条件と有機溶媒に溶解する条件にてフェムト秒レーザーをそれぞれ照射した。ヘキサン/塩化金酸水溶液の水中油滴型エマルションへのレーザー照射では、キャッピング剤を用いることなく直径10 nm未満の大きさの金ナノ粒子の生成に成功した。レーザー照射時間にかかわらず平均粒子径は5 nm程度で一定であった。さらに、乾燥により金ナノ粒子は円形状に濃縮されつつも凝集しないことが分かった。金ナノ粒子の1次粒子が液滴表面に捕捉されることで粒子成長が抑制されると結論した。なお、この研究に基づいた論文はアメリカ化学会のLangmuirに掲載された。一方、フェロセンヘキサン溶液/水の水中油滴型エマルションへのレーザー照射では、油相側に原料分子が溶解しているにもかかわらず、レーザー照射後の水相において10 nm未満の鉄ナノ粒子が分散して得られることを見出した。また、原料濃度を10倍にしても、レーザーの照射時間にかかわらず、平均粒子径は10 nm未満のままであった。フェロセンを溶解したヘキサン液滴が微小な反応場として機能し、粒子および鉄原子の凝集が抑制されると結論した。さらに、市販のシリコン樹脂製マイクロ流路を用いて液滴のサイズ制御条件の検討を行った。微小液滴内でのナノ粒子生成に向けて、レーザー照射系の構築や、マイクロ流路内における各試料の流速条件およびレーザー照射条件の最適化を行った。

This study は small game against 応 に お け る ナ の ノ particles generation, growth, そ し て agglutination に つ い て based な knowledge を must る こ と を purpose と し た. This year は metal misprinted の solution sample と poor solvent を 撹 mix sample し て raw じ る tiny droplets が ナ の ノ particles form お よ び に particle diameter and ぼ す unseen fruit の uttered, お よ び マ イ ク ロ flow に よ り サ イ ズ を suppression し た droplet で の tiny プ ラ ズ マ 発 raw に つ い を line っ て research activities た. ヘ キ サ ン / salt gold acid aqueous solution, お よ び フ ェ ロ セ ン ヘ キ サ ン solution/water の 撹 mix に よ り type water droplets の エ マ ル シ ョ ン を し, raw material が water dissolve に す る conditions と dissolved organic solvent に す る conditions に て フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー を そ れ ぞ れ irradiation し た. ヘ キ サ ン acid aqueous solution/salt gold の type water droplets エ マ ル シ ョ ン へ の レ ー ザ ー irradiation で は, キ ャ ッ ピ ン グ tonic を い る こ と な く 10 nm diameter not against large の き さ の gold ナ の ノ particles generated に successful し た. Youdaoplaceholder0, ザ, ザ, irradiation time に, わらず, わらず, average particle size レ 5 nm, degree で, constant であった. Youdaoplaceholder0, drying によ <s:1> gold ナノ particles <s:1> shaped に, concentrating され され <e:1> <e:1> <s:1>, agnetizing な な とが とが, division った. Gold ナノ particles <s:1> once particle が droplet surface に capture される されると とで particle growth が inhibition されると conclusion た た The research paper on なお and <s:1> に based on に た た was published by the アメリカ chemical society に Langmuirに in された. Side, フ ェ ロ セ ン ヘ キ サ ン / water solution type の water droplets エ マ ル シ ョ ン へ の レ ー ザ ー irradiation で は, dissolve oil phase side に raw material molecular が し て い る に も か か わ ら ず, レ ー ザ ー after irradiation の water phase に お い て 10 nm not against の iron objects ナ が ノ particles dispersed し て must ら れ る こ と を shows し た. ま た 10 times, raw material concentration を に し て も, レ ー ザ ー の irradiation time に か か わ ら ず は 10 nm, the average particle diameter did not against の ま ま で あ っ た. フ ェ ロ セ ン を dissolved し た ヘ キ サ ン droplet が tiny な game against 応 と し し て function, particle お よ objects び iron atoms の agglutination が inhibit さ れ る と conclusion し た. さ ら に, city vendor の シ リ コ ン resin system マ イ ク ロ flow を with い て droplet の サ イ ズ suppression condition の 検 line for を っ た. In tiny droplets で の ナ ノ particles generated に to け て, レ ー ザ ー irradiation is の build や, マ イ ク ロ flow within に お け る each sample の velocity conditions お よ び レ ー ザ ー exposure condition の line optimization を っ た.

项目成果

Synthesis of gold nanoparticles by laser induced plasma on micro-droplets

激光诱导等离子体在微滴上合成金纳米粒子

• 发表时间: 2019
• 作者: 岡本拓也;中村貴宏;迫田憲治;八ッ橋知幸
• 通讯作者: 八ッ橋知幸

微小プラズマと微小液滴を融合したナノ粒子生成

通过结合微等离子体和微滴生成纳米颗粒

• 发表时间: 2019
• 作者: 岡本拓也;中村貴宏;迫田憲治;八ッ橋知幸
• 通讯作者: 八ッ橋知幸

Synthesis of single-nano-sized Au nanoparticles from liquid/liquid dispersion system by femtosecond laser irradiation

飞秒激光辐照液/液分散体系合成单纳米金纳米粒子

• 发表时间: 2018
• 作者: Takuya Okamoto;Takahiro Nakamura;Tomoyuki Yatsuhashi
• 通讯作者: Tomoyuki Yatsuhashi

レーザー誘起プラズマと液液分散系を融合したシングルナノサイズ金ナノ粒子の生成

结合激光诱导等离子体和液-液分散系统生成单纳米金纳米颗粒

• 发表时间: 2018
• 作者: 岡本拓也;中村貴宏;迫田憲治;八ッ橋知幸
• 通讯作者: 八ッ橋知幸

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