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2016 年度 実施状況報告書

ナノ構造変換を伴う金属ナノ粒子のマイクロ抽出システムの創出

研究課題

研究課題/領域番号 15K14198
研究機関福島大学

研究代表者

高貝 慶隆  福島大学, 共生システム理工学類, 准教授 (70399773)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード曇点抽出 / ナノロッド / 銀ナノ粒子
研究実績の概要

本研究の目的は,ナノ粒子のナノ構造変換型の抽出システムの創出を目的として,温度変化だけで,ナノ粒子の形状変換と抽出濃縮を同時に実現できるシステムの構築を行っている。
昨年度は,ナノ構造変換を伴うミクロ抽出システムの最適化,および,潜在力の探索,ならびにその評価を行うため,動的光散乱測定装置(DLS)および,透過型電子顕微鏡装置(TEM)を用いながら検討し,球形の銀ナノ粒子がロット状に形状転換を引き起こしていることが明らかにした。本年度は,最適条件を確定するとともに,昨年度,実験が不安定になる要因(再現性を担保する因子)が本研究の重要なキーになると考え,その点に注視して「球状からロッド状への転換機構」を解明するため,様々な実験を実施した。
その結果,界面活性剤は,非イオン性で親水基がポリオキシエチレン鎖,かつ,疎水基にt-オクチルフェニルエーテル基を有する界面活性剤が最適であることが分かった。さらに,球状からロッド状への転換には,カルシウムイオンと硫酸イオンが大きく関係していることが分かった。銀ナノ粒子を添加したときのみに見られるロット状へのナノ構造変換において,銀ナノ粒子はエッチングされて極微少量に存在することがわかった。一方で,ナノロットの主成分は,TEMのエネルギー分散型エックス線分析(EDX)の結果から,硫酸カルシウムであることがわかった。その一方で,無添加のカルシウムと硫酸イオン,すなわち,意図的に添加していないそれらの元素が,溶解度積以下の条件でナノロッドを形成するのか,さらには,なぜ銀ナノ粒子を必要成分とするのかを検討している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

昨年度,実験の再現性が保てなくなり,諸条件の検討を一からやり直した。その結果,諸条件の最適条件が確定され,同時に,ナノ構造転換の要因のひとつに,実際には添加していないカルシウムイオンや硫酸イオンが影響していることが分かった。このことは,昨年度,不安定であった実験の再現性を安定的にし,遅れていた研究を大きく進展させた。これらの理由からおおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策


当初の計画通り,合成収率,抽出限界量を検討するとともに,新に分かったカルシウムイオンと硫酸イオンの役割について検討する。

次年度使用額が生じた理由

来年度,購入予定の試薬が輸入品で時間がかかること,また,若干の予算をオーバーしているため,その他,実験計画と照らし合わせて計画的に実施するため,繰り越し来年度に購入することとした。

次年度使用額の使用計画

銀ならびに金の化合物を購入予定。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] ウェイクフォレスト大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ウェイクフォレスト大学
  • [雑誌論文] Unique aluminosilicate-based natural nanoparticles in the volcanogenic Goshiki-numa pond2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takagai, R. Abe, A, Endo, A. Yokoyama, M. Konno
    • 雑誌名

      Environmental Chemistry Letters

      巻: 14(4) ページ: 565-569

    • DOI

      10.1007/s10311-016-0592-0

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Split Flow Online Solid-phase Extraction Coupled with ICP-MS system for One-shot Data Acquisition of Quantification and Recovery Efficiency2016

    • 著者名/発表者名
      M. Furukawa, Y. Takagai
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 88(19) ページ: 9397-9402

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.6b03195

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] One-pot synthesis with in situ preconcentration of spherical monodispersed gold nanoparticles using thermoresponsive 3-(alkyldimethylammonio)-propyl sulfate zwitterionic surfactants2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takagai, R. Miura, A. Endo, W. L. Hinze
    • 雑誌名

      Chemical Communication

      巻: 52(65) ページ: 10000-10003

    • DOI

      10.1039/C6CC04584G

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] β-Cyclodextrin as a metal-anionic porphyrin complexation accelerator in aqueous media2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ohtomo, A. Yokoyama, M. Konno, O. Ohno, S. Igarashi, Y. Takagai
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 32(6) ページ: 623-629

    • DOI

      10.2116/analsci.32.623

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] One-Pot Size-Controllable Synthesis with In Situ Preconcentration of Calcium Sulfate Nanorods via Use of Thermoresponsive Nonionic Surfactants2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakagawa, W. Hinze, Y. Takagai
    • 学会等名
      Pittcon 2017 conference & Expo
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2017-03-09 – 2017-03-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Utilization of Zwitterionic Thermoresponsive Surfactants for the Synthesis and In Situ Preconcentration of Monodispersed Spherical Gold Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      A. Endo, R. Miura, W. Hinze, Y. Takagai
    • 学会等名
      Pittcon 2017 conference & Expo
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2017-03-08 – 2017-03-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatized Measurement Both Recovery Rate and Quantification of Radioactive Strontium-90 Utilizing a Split Flow Connecting into Online Solid Phase Extraction System Prior to ICP-MS2017

    • 著者名/発表者名
      M. Furukawa, Y. Takagai
    • 学会等名
      Pittcon 2017 conference & Expo
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2017-03-08 – 2017-03-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Smart Condensation of Spherical Gold Nanoparticles in Surfactant-Rich Medium2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takagai
    • 学会等名
      the 12th Japan-Korea Symposium on Materials and Interfaces, International Symposium on Frontiers in Chemical Engineering
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2016-11-04 – 2016-11-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノワイヤへの形状変形を伴う球形銀ナノ粒子のマイクロ抽出システム2016

    • 著者名/発表者名
      中川太一, W.L. Hinze,高貝慶隆
    • 学会等名
      日本分析化学会第65年会
    • 発表場所
      北海道大学工学部
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] 温度感応性界面活性剤による金ナノ粒子のワンステップ合成・濃縮法2016

    • 著者名/発表者名
      遠藤新,三浦亮,W.L. Hinze,高貝慶隆
    • 学会等名
      日本分析化学会第65年会
    • 発表場所
      北海道大学工学部
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [産業財産権] 対象物質の分析方法及び分析装置2016

    • 発明者名
      高貝慶隆,古川真
    • 権利者名
      福島大学,(株)パーキンエルマージャパン
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-75872
    • 出願年月日
      2016-04-05

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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