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2019 年度 実績報告書

写真現像の原理を利用する銀ナノ構造体の調製と機能電極への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K05828
研究機関千葉大学

研究代表者

大川 祐輔  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00213645)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードナノ電極触媒 / 銀ナノ構造体 / 電気化学バイオセンサー / 機能電極
研究実績の概要

本研究は,銀塩写真現像の原理を用いて生成されるフィラメント状の金属銀ナノ構造体(AgNF)をプラットフォームとする新規機能電極系の構築である.構造の母体となるAgNFの生成を,ハロゲン化銀微粒子からなる写真乳剤から得て基板電極上に導入する方法に加え,基板電極上にAgNFを直接生成する方法として,金属銀の電析・ハロゲン化に写真現像を組み合わせた方法を新たに開発した.さらに生成したAgNFの特性を制御し,あるいは金属銀にはない表面活性を得ることを狙って,AgNF表面に他の貴金属を複合させることを中心に検討を行った.
乳剤法,電析法のいずれの方法で調製したAgNFも,写真処理液の一種である金錯体溶液で処理することによって,金と銀からなる中空のナノ構造体(hAuAgNS)を形成することが示され,これらは酸化還元酵素フルクトースデヒドロゲナーゼ(FDH)を組み合わせることで,良好な電子移動効率を示す直接電子移動型バイオセンサが構築できることがわった.乳剤法hAuAgNSについては構造形成過程について,電気化学モデルを用いて検討し,ガルバニ反応として進行することが確認された.
金以外の金属についても検討し,白金錯体溶液で乳剤法AgNFを処理することで,hAuAgNSに類似した中空の白金-銀複合ナノ構造体(hPtAgNS)が得られる条件を見出した.hPtAgNSは還元糖に対して温和な電位条件下でも高い電解酸化触媒活性を持つことがわかり,糖類の電気化学検出への可能性が見出された.電析法AgNFではナノ構造が異なる生成物が得られており,引き続き構造形成要因や電極触媒活性の検討を行う予定である.
一方,AgNF そのものの構造形成要因を明らかにし,また構造を制御することを目的としてさまざまな検討を行った結果,現像速度が支配的に影響することがわかってきた.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Direct formation of nanofilament structure of metallic silver on electrode with combination of electrochemical and photographic techniques2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Okawa, S. Saito, and F. Shiba
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 274-276

    • DOI

      10.1246/cl.181004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電析現像法銀ナノフィラメント修飾電極の金調色処理条件とバイオセンサー応答2019

    • 著者名/発表者名
      金谷洸希,柴史之,大川祐輔
    • 雑誌名

      日本写真学会誌

      巻: 82 ページ: 125

  • [雑誌論文] 写真現像により得られる銀ナノフィラメントの構造制御と機能電極への応用2019

    • 著者名/発表者名
      宮下 拓真,柴 史之,大川 祐輔
    • 雑誌名

      日本写真学会誌

      巻: 82 ページ: 131

  • [学会発表] 電析現像法銀ナノフィラメント修飾電極の金調色処理条件とバイオセンサー応答2019

    • 著者名/発表者名
      金谷洸希,柴史之,大川祐輔
    • 学会等名
      日本写真学会年次大会
  • [学会発表] 写真現像により得られる銀ナノフィラメントの構造制御と機能電極への応用2019

    • 著者名/発表者名
      宮下 拓真,柴 史之,大川 祐輔
    • 学会等名
      日本写真学会年次大会
  • [学会発表] 写真化学反応を用いる白金-銀ナノ複合体の生成と電気化学的性質2019

    • 著者名/発表者名
      古谷 聡司,金澤 あゆみ,柴 史之,大川 祐輔
    • 学会等名
      電気化学会秋季大会
  • [学会発表] 写真現像により得られる銀ナノフィラメントの構造制御と機能電極への応用(2)2019

    • 著者名/発表者名
      宮下 拓真.柴 史之.大川 祐輔
    • 学会等名
      電気化学会秋季大会

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公開日: 2021-01-27  

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