Silver self-diffusion in nanoparticle and nanostructure transformation

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K04888
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: 門 晋平 和歌山大学, システム工学部, 助教 (10423253)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 中空銀ナノシェル / 局在表面プラズモン共鳴 / ヨウ化物イオン / 中空構造

Outline of Annual Research Achievements

時間分解消光スペクトル測定を行って、中空銀ナノシェルの生成と構造変化の速度論的解析を行った。前年度までに、銀との相互作用を示すイオンとしてチオシアン酸イオン、ハロゲン化物イオンを用いて、その添加が反応に及ぼす影響を調べた。その知見に基づいて、ハロゲン化物イオンの中でも銀との溶解度積が最も小さい、ヨウ化物イオンの効果に焦点を当てて、その影響を調べた。還元剤とともにヨウ化物イオンを添加することで、前駆体の還元AgSCNナノ粒子の還元と生成した中空銀ナノシェルの構造変化に関して、石英セル中で一連の反応を行い、そのときの時間分解消光スペクトル測定を行うことによって追跡した。
添加するヨウ化物イオンの濃度を変えることで、中空銀ナノシェルの生成と構造変化に対する効果を調べた。観測された消光スペクトルの時間変化の速度論的解析を行って、ナノシェル形成については、チオシアン酸イオン添加の場合と同様に、Finke-Watzky二段階モデルで解析することができた。このことから、ナノシェル生成過程において、ヨウ化物イオンがチオシアン酸イオンと同様の効果を示すことが示唆された。すなわち、両者に共通の要因があることが推察された。
さらに、中空銀ナノシェルの構造変化に関しても同様に速度論的解析を行った結果、チオシアン酸イオンで用いたモデルと同じもので解析ができた。よって、ヨウ化物イオンの効果は、ナノシェルの生成と構造変化の両方に対して、チオシアン酸イオンと同じであるとわかった。さらに、以上のことを踏まえて、バッチ合成においてもヨウ化物イオンの効果の検証を試みた。その結果、前述の速度論的解析と矛盾のない結果が得られた。よって、ヨウ化物イオンの効果は、前年度までに明らかになったチオシアン酸イオンのそれと類似するものであると確かめられた。ヨウ化物イオンとは異なる添加剤についても検討を行った。