有機無機ハイブリッドナノ粒子の超臨界水熱反応工学の確立

• 研究課題/領域番号: 20246114
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (60182995)
• 研究分担者: 高見 誠一 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40311550) ; 名嘉 節 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料ラボ, 主幹研究員 (30344089) ; 梅津 光央 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70333846) ; 有田 稔彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50423033) ; 北條 大介 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (30511919)
• 研究期間 (年度): 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円); 2008年度: 20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円)
• キーワード: 超臨界 / ナノ粒子 / 表面修飾 / ハイブリッド / 水熱合成 / 熱力学 / 反応工学 / 金属

研究概要

当該研究の交付内定日(4月8日)以降、基盤(S)の交付内定日(5月12日)までの約1ヶ月間、超臨界水熱合成の反応工学を確立するために、平成20年度の研究実施計画に沿って、下記の研究を進めた。
1.擬似分子様ナノ粒子創製と反応工学
・有機・無機結合反応の機構解明と最適化
すでに、超臨界場でのin-situ表面修飾ナノ粒子合成において、超臨界場におけるナノ粒子表面ζ電位の評価が重要と考え、イオンプローブを用いた新たな測定手法の開発を始めている。また、速度論的知見を得るために、流通式装置を改良し、修飾反応の速度論的最適化を得る手法を開発しつつある。
・多元系複合金属、金属硫化物、半導体等への展開
超臨界場において反応環境を整えれば、原理的には硫化物、Se化物、多成分系複合金属等の合成も可能である。従来の金属酸化物系から金属、硫化物への展開をはかり、それが可能であることを確認した。
・官能基導入による高機能化
擬似分子ナノ粒子の表面修飾基としては、COOH基、NH2基、OH基等を提示することができる。それらを起点として高分子やバイオ分子等の官能基を導入した。リビングラジカル重合を駆使し、粒子表面への高分子鎖のグラフト(表面修飾)が可能であることを確認した。
2.擬似分子ナノ粒子の単位操作
・擬似分子様ナノ粒子-溶媒系の熱力学
ナノ粒子溶媒間の相互作用を評価するために、擬似分子ナノ粒子-溶媒系の相挙動観察を行っている。吸着平衡の測定(カラム分離)についても準備を始めている。
・超結晶創製
ナノ粒子の自己組織化結晶の創製をめざし、均一分散状態から蒸発法により2次元結晶を得ることに成功している。今後、異種ナノ粒子の自己組織化について検討を行っていく。