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2010 年度 実績報告書

液体-プラズマシステムを用いた高秩序コアシェル型ナノ粒子の創製

研究課題

研究課題/領域番号 09F09236
研究機関東北大学

研究代表者

畠山 力三  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授

研究分担者 CHEN Qiang  東北大学, 大学院・工学研究科, 外国人特別研究員
キーワード気相-液相界面プラズマ / イオン液体 / 二次電子放出 / 金ナノ粒子 / DNA / 表面プラズモン共鳴
研究概要

前年度の成果に基づき,本年度は気相-液相界面プラズマの放電特性を詳細に調べることで生成メカニズムを解明するとともに,バイオ応用が期待される金ナノ粒子がコアでDNAがシェルである新規コアシェル型ナノ粒子を制御して合成した.
1.イオン液体を液相電極としたパルス放電により,大気圧から10Pa程度の減圧下の広い圧力範囲において,気相-液相界面放電プラズマを生成することに成功しているが,このときの放電電圧-放電電流特性,及び放電開始電圧-ガス圧力特性(パッシェン曲線)を詳細に調べた結果,400Paよりも低ガス圧力領域ではカソードの二次電子放出係数が,それ以上の高ガス圧力領域ではタウンゼンド一次電離係数が主に放電に寄与していることが初めて明らかになった.
2.負パルス放電の場合には,ガス圧力の増加とともにプラズマ密度が増大し,大気圧では10^<14>cm^<-3>程度になることが分かった.一方,正パルス放電の場合には,プラズマは生成されているが密度が負パルス放電時と比較して2桁程度低いことが明らかとなった.これは,正パルス放電時にはプラズマ径方向中心領域の空間電位が100V以上になっており,周辺領域との電位差でプラズマが急激に周辺領域へ拡散したためであると考えられる.
3.DNA水溶液に金塩化物を溶解させ,それを電極とした気相-液相界面プラズマを生成することにより金-DNAコアシェル型ナノ粒子を形成し,このときのDNA濃度を増加させることによって,金ナノ粒子の表面プラズモン共鳴吸収波長が長波長側にシフトするが,濃度が閾値(約1.5μM)を超えると,反対に短波長側にシフトすることが明らかとなった.これは,負電荷を有するDNAが金ナノ粒子表面上の正電荷を遮蔽し凝集を助長する効果とDNAシェル膜厚の増加に伴う金ナノ粒子間距離が増加する効果で説明できることを示した.この結果,金-DNAコアシェル型ナノ粒子の光学的特性が自在に制御可能であることが明らかとなった.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Structural and Reactive Kinetics in Gas-Liquid Interfacial Plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 雑誌名

      Plasma Sources Science and Technology

      巻: (未定 In press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of ionic liquid electrode on pulse discharge plasmas in the wide range of gas pressures2010

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 108 ページ: 103301-1-103301-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA-Associated Synthesis of Gold Nanoparticles by Gas-Liquid Interfacial Pulse Discharge Plasma2010

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 雑誌名

      Proceeding of 63rd Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas

      ページ: TF2-007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Water-Soluble Gold Nanoparticle-DNA Conjugates Using Gas-Liquid Interfacial Pulse Discharge Plasma2010

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 雑誌名

      Proceeding of the 3rd Student Organizing International Mini-Conference on Information Electronics Systems

      ページ: 5-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Nanoparticles Conjugated with Carbon Nanotubes Using Gas-Liquid Interfacial Plasmas2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 雑誌名

      Proceeding of 2010 IEEE Region 10 Conference

      ページ: 149-153

    • 査読あり
  • [学会発表] Generation of Controlled Gas-Liquid Interfacial Plasmas for Synthesis of Novel Nano-Bio Conjugates (Invited)2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Plasma-Nanotechnology & Science
    • 発表場所
      Takayama
    • 年月日
      2011-03-12
  • [学会発表] Manipulation of DNA Molecules into and out of Carbon Nanotubes Using Liquid Related Plasmas (Invited)2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 学会等名
      The 12th International Workshop of Advanced Plasma Processing and Diagnostics, Fukuoka, Japan
    • 発表場所
      Cerklje (Slovenia)
    • 年月日
      2011-03-02
  • [学会発表] Gold Nanoparticle-DNA Conjugates Synthesized by Gas-Liquid Interfacial Pulse Discharge Plasma2010

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 学会等名
      20th anniversary of Materials Research Society of Japan
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      2010-12-20
  • [学会発表] Synthesis of DNA Conjugated Gold Nanoparticles Using Gas-Liquid Interfacial Discharge Plasmas2010

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 学会等名
      第27回プラズマ核融合学会年会
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2010-12-01
  • [学会発表] Plasma Processing Power for Nanocarbon Nanobioelectronics (Invited)2010

    • 著者名/発表者名
      R.Hatakeyama
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Reactive Plasmas and 63rd Gaseous Electronic Conference
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2010-10-06
  • [学会発表] 気相-液相界面放電プラズマにおける可溶性金ナノ粒子の合成2010

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 学会等名
      2010年秋季 第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2010-09-17
  • [学会発表] Properties and Application of Gas-Liquid Interfacial Discharge Plasma2010

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 学会等名
      10th Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology 23th SPSM Symposium on Plasma Science for Materials
    • 発表場所
      Jeju (Korea)
    • 年月日
      2010-06-07

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公開日: 2012-07-19  

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