2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on high-speed size-selection technique for unstable nanoparticles using a novel tandem Differential Mobility Analyzer System
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15K13308
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
折井 孝彰 国立研究開発法人理化学研究所, イノベーション推進センター, 上級研究員 (60321741)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / サイズ選別 / 電気移動度分析器 / 蒸発速度 / ケルビン効果 / 表面張力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ粒子のサイズ選別法においては、高い拡散性や移動度に起因する難しさに加えて、サイズの減少に伴い不安定化する物性上の困難が存在する。本研究では、以前より提案している2台の平行平板型の電気移動度分析器（DMA）をタンデムに接続した「2層式DMA」を高精度化することにより、より微小なナノ粒子のより速いサイズ変化を測定することを可能にし、これまで困難だった不安定な微小ナノ粒子の蒸発速度の測定を行った。
本年度は、これまでに整備した50～200ミリ秒のサイズ変化が観測可能な「2層式DMA」と、温度と滞留時間が約0.2～数秒の間で調整可能な蒸発管を2台の平行平板型DMAで挟んだ「タンデムDMAシステム」を用いて、蒸気圧が選択可能な高級アルコールのナノ粒子の蒸発速度の測定を行った。従来のネブライザーを用いたサブナノ領域の粒子を発生する方法では安定なナノ粒子の分布が25nm 付近に観測され、入手可能な最高純度の溶媒（エタノール）中に存在する数ppm程度の不揮発性不純物によるものと推測された。これらはサンプル物質と同程度の濃度になる場合があり、目的とするナノ粒子の蒸発現象の正確な観測の支障となることが分かった。そこで、溶媒を使わないガス中蒸発法を改良して用いたところ、不揮発性不純物に由来すると思われるピークは観測されなくなり、試薬の不純物濃度（＜2％）が維持されていると推測される。以上の新たに開発された装置を用いて発生させた1－ヘキサデカノールのナノ粒子のサイズを選別して25℃～35℃の蒸発管に0.2秒滞留させたときの蒸発速度を測定したところ、20nm程度までのナノ粒子については概ね従来の蒸発理論により説明できることが確認された。より微小なナノ粒子について得られた結果の詳細は検討中であるが、不踏領域であった不安定な微小ナノ粒子の生成法とそれらの速い蒸発速度の測定法を開発することが出来た。
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Research Products
(2 results)
