| 研究課題/領域番号 |
17K05101
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| 研究機関 | 鶴岡工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
吉木 宏之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00300525)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 大気圧マイクロプラズマ / 金ナノ粒子 / 単層カーボンナノチューブ / 複合ナノ材料 / オンサイト合成 / 粒径制御 / シュリーレン法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高い表面積/体積比と優れた電気伝導度を有する単層カーボンナノチューブ（SWNTs）の表面を金ナノ粒子（AuNPs）で修飾した金ナノ粒子担持CNT（AuNPs@CNT）の大気圧マイクロプラズマによるオンサイト合成手法の確立と、合成したAuNPs@CNTのグルコースセンサー等のオンチップ・バイオセンサーへの応用を目的とする。特に、粒径が5～10 nmのAuNPsは高い触媒活性を発揮することが知られており、プラズマを照射する塩化金酸（HAuCL4）容積、照射時間をパラメータとして平均粒子径が5～10 nmの範囲のAuNPs@CNTの合成を実現する。
これまでにエタノールに超音波分散したSWNTs溶液200μLにHAuCl4溶液100μLを添加したサンプル溶液150μLに大気圧ヘリウムマイクロプラズマ（APHeμP）を1～5分間照射して合成したAuNPs@CNTを透過型電子顕微鏡で観察した結果、照射時間の増加で平均粒子径と標準偏差が増加することを明らかにした。また、1分間照射で平均粒子径5.3 nmのAuNPs@CNTを得た。
さらにAPHeμPをサンプル溶液に照射時のプラズマガス流および溶液内の対流の様子をシュリーレン法を用いて可視化した。その結果、プラズマガス流に関してはプラズマガス流速、液面間距離、プラズマ投入電力によって層流、乱流間の遷移が見られた。プラズマ照射溶液内では照射ポイントから周辺部へと対流が発生しており、この対流でAuNPsの原料である金イオンが溶液下部から照射ポイントへ輸送されてプラズマ還元が起こると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
カーボンナノチューブの親水化処理の知見を有する仙台高専の教員との連携や、外部機関でのサンプル分析がコロナ感染症拡大の影響で停滞している。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1) 仙台高専と連携して親水化カーボンナノチューブを作製してFT-IRによる表面官能基の同定を行う。また、親水化カーボンナノチューブによるAuNPs@CNTのワンステップ合成を行い、平均粒径5 nmの単分散および高密度AuNPsの合成条件を探索する。
(2) 合成したAuNPs@CNTの酸化・還元電位等の電気化学的特性をサイクリックボルタンメトリーによるCV波形の測定から評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ感染症拡大による行動規制により、昨年度に予定していた実験、サンプル測定を次年度に延期したため。
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