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2023 Fiscal Year Annual Research Report

微小液滴を反応場とする単一ナノメートル合金粒子の高効率合成と光学・磁気特性の探索

Research Project

Project/Area Number 21K04833
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

八ツ橋 知幸  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70305613)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords高強度フェムト秒レーザー / レーザー誘起プラズマ / 貴金属イオン
Outline of Annual Research Achievements

近赤外フェムト秒レーザーを用い、水の多光子イオン化により生じる水和電子によって貴金属イオン(Au、Pt、Ag、Ir、Pd)を還元し、ハイエントロピー合金ナノ粒子(HEA NPs)を作製した。貴金属HEA NPsの作製にあたっては次の3点に留意した。①原料の安定性:原料となるイオンの還元電位(vs. SHE)はAuの1.5 VからIrの0.77 Vと広範囲にわたっているため、単に原料となるイオン水溶液を混合しただけでも粒子が析出する可能性がある。②レーザー照射中の変化と反応終点の見極め、③生成したコロイドの安定性:生じたナノ粒子が凝集することで分散液の状態を保てなくなる可能性がある。①については各イオン水溶液を混合後、数時間経過後には還元電位が最も貴なAuが還元されてプラズモン吸収が生じた。そこで吸収スペクトルの変化がほとんど現れない混合後3分以内にレーザー照射を開始した。ここで、フェムト秒レーザーを水に集光すると、水和電子と同時に強力な酸化剤である水酸化ラジカルが発生する。水酸化ラジカルを捕捉することで還元電位が-1.07 VであるYbの3価イオンが水中かつ空気下で還元できることが分かっている。そこで反応性の向上を期待して2-プロパノールを添加したが、アルコールの弱い還元作用によって暗下で還元がすすみAu NPsが生じた。②に関しては生じたNPによる散乱によって紫外から近赤外部の広い範囲で見かけの吸光度(減光度)の上昇が見られた。レーザー照射約30分で減光度は飽和し、反応の終点の目安になることが分かった。③については3週間程度で減光度が約半分となり、NPsが凝集していると思われた。そこで、保護剤としてポリビニルピロリドン(PVP)を添加してコロイドを作製したところ、110日後でも減光スペクトルに明確な変化は認められず、安定なコロイドの生成に成功したと言える。

  • Research Products

    (10 results)

All 2023 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Fabrication of FeCoNi medium-entropy alloy nanoparticles by high-repetition-rate UV picosecond laser ablation in water2023

    • Author(s)
      Watanabe Atsuya、Yatsuhashi Tomoyuki
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 950 Pages: 169896~169896

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2023.169896

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge-Dependent Metastable Dissociations of Multiply Charged Decafluorobiphenyl Formed by Femtosecond Laser Pulses2023

    • Author(s)
      Kitagawa Kosei、Fujihara Akimasa、Yatsuhashi Tomoyuki
    • Journal Title

      Mass Spectrometry

      Volume: 12 Pages: A0130~A0130

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.A0130

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 近赤外フェムト秒レーザーによる貴金属合金ナノ粒子の作製2023

    • Author(s)
      水田 千尋、迫田 憲治、八ツ橋 知幸
    • Organizer
      2023年光化学討論会
  • [Presentation] 液中ピコ・フェムト秒レーザーパルス照射による第4族金属ナノ粒子の作製2023

    • Author(s)
      梅村 尚毅、迫田 憲治、八ツ橋 知幸
    • Organizer
      2023年光化学討論会
  • [Presentation] 液中ピコ秒レーザーアブレーションによる第4周期金属ナノ粒子の作製2023

    • Author(s)
      中前 佑哉、迫田 憲治、八ツ橋 知幸
    • Organizer
      2023年光化学討論会
  • [Presentation] 水中レーザーアブレーションによるコアシェル型FeCoNiミディアムエントロピー合金ナノ粒子の鎖状構造形成2023

    • Author(s)
      八ッ橋知幸、渡邉充哉
    • Organizer
      2023年光化学討論会
  • [Presentation] 近赤外フェムト秒レーザーによるユウロピウム3価イオンの還元と硫酸塩生成過程の検討2023

    • Author(s)
      水田 千尋、溜島 和哉、迫田 憲治、中島 信昭、八ツ橋 知幸
    • Organizer
      第1回学際化学若手育成シンポジウム
  • [Presentation] Fabrication of FeCoNi medium-entropy alloy nanoparticles by high-repetition-rate UV picosecond laser ablation in wate2023

    • Author(s)
      Atsuya Watanabe,Tomoyuki Yatsuhashi
    • Organizer
      The 24th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Yatsuhashi's Home Page

    • URL

      http://laserchem.jp/

  • [Remarks] 理学研究科・化学専攻/理学部・化学科 光物理化学研究室

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/sci/chem-photophys/

URL: 

Published: 2024-12-25  

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