2020 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of an AuNPs@CNT biosensor on a chip by an atmospheric-pressure microplasma
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17K05101
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
吉木 宏之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00300525)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | プラズマ加工 / 複合ナノ材料 / 大気圧μプラズマ / 金ナノ粒子 / SWCNT / シュリーレン法 / 粒子径制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高い表面積/体積比と優れた電気伝導度を有する単層カーボンナノチューブ（SWNTs）の表面を金ナノ粒子（AuNPs）で修飾した金ナノ粒子担持CNT（AuNPs@CNT）の大気圧プラズマによるワンステップ合成手法の確立と、AuNPs@CNTのグルコースセンサー等のオンチップ・バイオセンサーへの応用を目的とする。特に、AuNPsの粒子径が5-10 nmで高い触媒能を発揮することが知られており、サンプル溶液量とプラズマ照射時間をパラメータとして平均粒子径が5 nm程度のAuNPsの合成手法を確立する。
これまでに、エタノールに超音波分散したSWNTs溶液200μLに、塩化金酸（HAuCl4）溶液100μLを添加したサンプル溶液をマイクロウェルに滴下して、大気圧Heマイクロプラズマを1～3分照射することでAuNPs@CNTの合成を試みた。紫外可視光度計および電子顕微鏡（FE-SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）観察の結果から、プラズマ照射時間を短くする事でAuNPsの粒子径制御（平均粒子径：5 nm-10 nm）が可能なことを明らかにした。また、300μLの（SWNTs＋HAuCl4）エタノール分散溶液への大気圧プラズマ照射か可能であることから、基板上でのAuNPs@CNTのオンサイト、ワンステップ合成の可能性を示すことが出来た。
また、大気圧マイクロプラズマ流の流れをシュリーレン法と高速カメラで観測することでプラズマ気液界面のガス流場を観察した。その結果、ガス流およびパイプ電極-基板（液面）距離の増加でプラズマ流は層流から乱流へ遷移するが、プラズマ投入電力の増加で層流へ移行することが判った。
さらに、同じ大気圧マイクロプラズマ源を用いてメタンを原料にしたCDV法で表面硬度17-18 GPaの水素化アモルファスカーボン（a-C:H）のオンサイト成膜も実現した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
1) カーボンナノチューブ表面での金ナノ粒子成長メカニズムの解明、
2) 合成したAuNPs@CNT複合ナノ材料の電気化学特性の評価、
が未着手である。
また、AuNPs@CNTワンステップ合成の成果論文の投稿が遅延している。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) FT-IR測定によるカーボンナノチューブの表面修飾状態（-OHや-COOH等の官能基）の分析による金ナノ粒子成長メカニズムの解明、
2) サイクリックボルタンメトリー法による、合成したAuNPs@CNT複合ナノ材料の電気化学特性の評価、
を行なう。
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| Causes of Carryover |
次年度、研究成果公表の為の学会参加費および論文投稿料が必要となるため。
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