Nano particle sizing method based on the Brownian motion analysis using fluorescent nano probe

• Project/Area Number: 16H04249
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Production engineering/Processing studies
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Terutake Hayashi 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00334011)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒河 周平 九州大学, 工学研究院, 教授 (90243899)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2017: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2016: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
• Keywords: ナノ粒子 / ブラウン運動 / 並進拡散 / 回転拡散 / 蛍光プローブ / 粘度 / 拡散係数 / 蛍光色素 / 並進拡散係数 / 回転拡散係数 / ナノ粒子粒径計測 / 粒径計測 / 蛍光偏光法 / 精密研磨

Outline of Final Research Achievements

In this study, we suggest a nano particle sizing method with in-situ measurement of the solvent viscosity. It is considered that the average size of the nano particle is accurately estimated based on the simultaneous measurement for both the particle size and the solvent viscosity. The fluorescent nano probe is attached on the particle before the particle sizing. Then the translational diffusion time of the fluorescent nano probe is measured by using the originally constructed equipment for photon correlation measurement of the fluorescent signal from the fluorescent nano probe. It is considered that both the rotational diffusion time and the translational diffusion time are required to determine the viscosity of the solvent. It is possible to determine the translational diffusion time of the fluorescent nano probe by using the originally constructed equipment to measure the viscosity of the solvent.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

液層中のナノ粒子の粒度分布評価は，溶媒中のナノ粒子の球相当径を測定する方法が一般的である．しかしながら，その計測には，溶媒の粘度の測定が必要であり，事前にナノ粒子の分散する溶媒の粘度を正確に推定することは困難である．本研究課題は，ナノ粒子の分散する溶媒の粘度およびナノ粒子の粒径の測定が同時に行うことを提案するものであり，提案手法により，拡散法で評価されるナノ粒子の粒度分布測定の不確かさ評価が可能になると考えられ，その学術的意義は大きい．また，ナノ粒子の平均粒径の保証が行えるようになれば，その工業的価値は高く，社会的な意義も大きいと考えられる．

Research Products

• [Journal Article] A novel Particle Sizing method for Nano-abrasives in CMP Slurry by Using Fluorescent Nano Probe (2017)
  • Author(s): Terutake Hayashi, Toshiki Seri, and Syuhei Kurokawa
  • Journal Title: International Journal of Automation Technology Volume: -
  • NAID: 130007505952
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 蛍光プローブを用いたナノ粒子粒径計測に関する研究 ～第5報 蛍光色素を標識したナノ粒子の並進拡散時間評価～ (2019)
  • Author(s): 草場博喜，林照剛，黒河周平，赤星圭将
  • Organizer: 2019年度精密工学会春期全国大会
• [Presentation] 蛍光プローブを用いた高精度ナノ粒子径計測に関する研究 (2019)
  • Author(s): 赤星 圭将，林 照剛，黒河 周平，草場 博喜
  • Organizer: 日本機械学会九州支部第72期総会・講演会
• [Presentation] ナノ粒子粒径計測時におけるブラウン運動 (2018)
  • Author(s): 赤星 圭将，林 照剛，黒河 周平，草場 博喜
  • Organizer: 2018年度精密工学会九州支部講演会
• [Presentation] 蛍光プローブを用いたナノ粒子粒径計測に関する研究 ～第3報 蛍光プローブの並進拡散係数の評価～ (2018)
  • Author(s): 草場博喜，林照剛，黒河周平
  • Organizer: 2018年度精密工学会九州支部講演会
• [Presentation] CMP スラリー中のナノ粒子粒径評価に関する研究 (2018)
  • Author(s): 林 照剛，黒河 周平，草場 博喜，赤星 圭介，松川 洋二
  • Organizer: 2018年度機械学会年次大会
• [Presentation] A novel nano particle characterizing method using nano particle micro array (2018)
  • Author(s): Terutake Hayashi, Syuhei KUROKAWA and Zhu Jiaqing
  • Organizer: 17th International Conference on Precision Engineering (ICPE2018)
• [Presentation] 蛍光ナノプローブを用いたブラウン運動解析に基づくナノ粒子粒径計測（第3報） (2017)
  • Author(s): 林照剛，世利俊樹，黒河周平，松川洋二
  • Organizer: 2017年度精密工学会春季大会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学 矢上キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-13
• [Presentation] ナノ粒子粒径評価のためのブラウン運動解析に基づく粘性計測 (2017)
  • Author(s): 世利俊樹，林照剛，黒河周平，松川洋二
  • Organizer: 2017年度精密工学会春季大会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学 矢上キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-13
• [Presentation] Particle Size Distribution Analysis for Nano-abrasives in CMP Slurry by Using Fluorescent Nano Probe (2016)
  • Author(s): Terutake Hayashi, Toshiki Seri, and Syuhei Kurokawa
  • Organizer: International Conference on Planarization/ CMP Technology
  • Place of Presentation: Beijing,China
  • Year and Date: 2016-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蛍光ナノプローブを用いたブラウン運動解析に基づくナノ粒子粒径計測（第2報） -光子相関法による並進拡散係数計測- (2016)
  • Author(s): 林 照剛, 世利俊樹，黒河周平，松川洋二
  • Organizer: 2016年度精密工学会秋期大会
  • Place of Presentation: 茨城大学 水戸キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-06