超臨界水中での有機無機複合ナノ粒子合成

• 研究課題/領域番号: 15656198
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 反応工学・プロセスシステム
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 阿尻 雅文 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60182995)
• 研究分担者: 梅津 光央 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (70333846) ; 高見 誠一 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (40311550)
• 研究期間 (年度): 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2003年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
• キーワード: 有機無機複合 / ナノ粒子 / 超臨界 / アミノ酸 / 脱水反応 / 水熱合成 / 生体分子

研究概要

有機無機複合ナノ粒子を一段のプロセスで合成する手法が開発できれば、ナノバイオ分野への展開等、ナノテクの飛躍的展開が図れるだけでなく、有機無機の融合した全く新たな学術分野を創成でき、その波及効果の大きさは計り知れない。そこで、超臨界水中で水熱合成された金属酸化物ナノ粒子の表面に様々な有機分子を複合化する手法を開発した。具体的には、水熱合成された酸化物表面は水酸基で終端されているため、水酸基との脱水反応が期待できるカルボキシル基、アミノ基などを有する有機分子との複合化を試みた。
i)酸化物粒子を用いた反応系の探索
まず、大きな表面積を有する酸化物粒子を用いて、有機無機複合化の可能性を探索した。ヘキシルアミンとの複合化を試みた試料のFTIR観測より、酸化物表面の水酸基基がアミノ基と結合し、酸化物粒子と有機分子が複合化していることが明らかとなった。その結果、粒子表面はメチル基で終端された形となり、疎水的な性質を示した。さらに、同様の手法によりアミノ酸分子による表面修飾も可能であることが明らかとなった。これにより、生体分子-無機化合物複合ナノ粒子の合成にも成功した。
ii)超臨界水中における有機無機複合ナノ粒子の合成
上記の結果より、酸化物粒子の水酸基と結合可能な官能基が明らかとなったので、これを元に、酸化物ナノ粒子の合成場複合化を試みた。酸化物ナノ粒子の原料である金属塩水溶液と、水酸基と結合可能な官能基を持つ有機分子を共存させ、高温高圧にすることにより、酸化物と有機分子が複合化された有機無機複合ナノ粒子の合成に成功した。同様の手法を用いて、生体分子-無機ナノ粒子複合体の1段合成にも成功した。