シングルナノメートルサイズ金粒子の合成法を開発――一定サイズの金ナノ粒子を添加物や後処理なしで生成可能に 大阪市立大と東北大

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金ナノ粒子の電子顕微鏡写真

大阪市立大学は2019年9月11日、東北大学と共同で、シングルナノメートルサイズの金粒子を、添加物や後処理なしに簡便に合成する方法を開発したと発表した。

ナノメートルサイズの金粒子は、触媒活性や特異な光学特性が発現するため、医薬品やセンサーなどへの応用が期待されている。その合成には通常、金イオンを薬品により還元したのち、キャッピング剤の添加によって粒径の揃った金ナノ粒子を生成する。しかし、この方法では、生成後に還元剤やキャッピング剤などの余分な添加剤を除去する必要があった。一方、水中の金にパルスレーザーを照射する、液中レーザーアブレーション法では、還元剤なしで金ナノ粒子を生成できる。しかし、この方法でも、シングルナノメートルサイズ(直径1~10nm)の粒子を得るには、粒子成長を抑えるキャッピング剤の添加や遠心分離などの操作が必要だった。

そこで、研究チームは今回、金イオン(塩化金酸)を溶解した水と有機溶媒(ノルマルヘキサン)の混合溶液にフェムト秒レーザーを照射する方法を考案。常温/常圧、かつ還元剤やキャッピング剤、粒径制御のための界面活性剤なしでシングルナノメートルサイズの金粒子を合成することに成功した。また、その金粒子の平均粒子径は、レーザーの照射時間に依らず常に10nm未満で一定であることも確認。さらに、キャッピング剤や界面活性剤なしの金ナノ粒子における、乾燥後の凝集の防止にも成功している。

研究チームによると、今回の成果は、触媒や光学材料などの分野でさまざまな用途が考えられるという。また、光学材料分野(光電変換の光アンテナ)等への応用も期待できるとしている。

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