2012 Fiscal Year Annual Research Report
ソルボサーマル反応によるセラミックスの形態制御と透明赤外線遮蔽材料の創製
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23241025
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 次雄 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90091694)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
殷 しゅう 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40271994)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | タングステンブロンズ / ナノ粒子 / ソルボサーマル反応 / 赤外線遮蔽 / 省エネルギー / 快適室内空間 / 温熱療法 / 癌細胞 |
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| Research Abstract |
水酸化セシウムと五塩化タングステン粉末をエタノールー酢酸混合溶液中に分散し、200－240℃で加熱することにより、タングステンブロンズ構造のタングステン酸セシウムナノ粒子を合成した。粒子の収率、分散性、形態等は反応条件により著しく異なり、酢酸濃度10-20 vol.%、反応温度240℃の条件で、ほぼ100％の収率でタングステンブロンズ構造の理想組成のCs0.33WO3の化学組成で分散性に優れたナノ粒子（粒径約20 nm）を得ることができた。また、同様のソルボサーマル反応により、タングステンブロンズ構造を有するタングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸ルビジウムナノファイバーおよび低次酸化タングステンの球状ナノ粒子も合成できた。いずれの試料も優れた近赤外線遮蔽能を有し、夏場の太陽光の室内への照射を遮蔽し、エアコンの消費電力を削減するスマートウィンドウ等への応用が可能であることを実証できた。
また、オレイン酸を表面修飾剤として利用したソルボサーマル反応により、粒径20-50 nmの球状(NH4)xWO3単分散ナノ粒子を合成し、その熱処理によりその形態を保持した低次酸化タングステンの単分散球状ナノ粒子を合成した。得られた低次酸化タングステンナノ粒子を癌細胞に取込ませ赤外線を照射すると、低次酸化タングステンが赤外線を吸収し発熱することで癌細胞を死滅させることができた。なお、低次酸化タングステンは細胞毒性が無いことが確認できたことから、低次酸化タングステンを選択的に癌細胞に取込ませ、赤外線照射により癌細胞のみを発熱により死滅させる癌の温熱療法に利用できることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
タングステンブロンズ構造を有するタングステン酸セシウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸ルビジウム、低次タングステン酸のナノ粒子を合成し、優れた赤外線遮蔽特性と可視光透明性を示す薄膜を形成する手法を確立できたことから、当初の研究計画を概ね達成できた。
また、タングステンブロンズナノ粒子が赤外線を吸収し、熱エネルギーに変換できることを利用し、タングステンブロンズナノ粒子を癌細胞に選択的に取込ませた後、赤外線照射による発熱で癌細胞を死滅させることができることを実証でき、当初の計画以上の研究を進展させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
タングステンブロンズナノ粒子の癌の温熱療法への利用について更に詳細な検討を行う。また、酸化バナジウム等の導電性セラミックスについて、ナノ粒子合成と赤外線遮蔽特性評価を行い、安価で高性能な熱線遮蔽材料の開発を図る。
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