| 研究課題/領域番号 |
18K04900
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
武仲 能子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60467454)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ナノロッド / 界面活性剤 / 成長メカニズム / ゲル化 |
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| 研究実績の概要 |
従来100ナノメートル程度の長さしかない金ナノロッドが、界面活性剤ゲル中では、常温常圧の合成条件で1マイクロメートルにも成長することが知られている。その要因として、ナノロッド成長のタイムスケールが界面活性剤ゲル化のタイムスケールと同程度であることが重要だと言われているが、詳細は不明である。そこで本研究では、ナノロッド合成時における界面活性剤のゲル化に着目し、①ゲル化した界面活性剤中での銀ナノロッドの高効率合成法の開発、②界面活性剤のゲル化とナノロッドの伸長との相関の解明、を目指している。
まず①について、これまで金ナノロッドで開発された合成法を銀ナノロッドに適応するため、酸化しやすい銀ナノロッドを窒素充填したグローブボックス内で安定に合成できる環境を整えた。整備した環境で銀ナノロッドの合成を行ったところ、ゲル化させない界面活性剤中では少数ではあるが銀ナノロッドを成長させることができ、先行研究の追試に成功した。しかし一方で、ゲル化した界面活性剤中では、合成された銀ナノ粒子の形状が不定形だった。合成条件を検討した結果、結晶核の調整過程が銀ナノ粒子の形状に強く影響していることが分かった。
②の界面活性剤のゲル化と金ナノロッド伸長との相関について、界面活性剤の疎水基部分の炭素数を系統的に変化させた水溶液内で、金ナノロッドを成長させた結果について検討した。用いた界面活性剤水溶液は、ゲル状態を通って結晶化するが、結晶化するまでの時間が長いほど、長い金ナノロッドが成長する。この結果を検討し、界面活性剤の膜間に長時間水層が存在することで金ナノロッドの成長場が確保されるというメカニズムを提案した。また成長には界面活性剤ミセルと金イオンとの複合体が必須であることから、界面活性剤のラメラ構造とミセル構造との共存状態が重要であることも示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
計画通り、銀ナノロッドを酸化させずに安定に合成できる環境を整えた。また界面活性剤を用いた銀ナノロッドの合成(追試)に成功し、ゲル中合成法に関しては、結晶核作製条件を今後検討する必要があることも突き止めた。次年度への足掛かりとして、有意義な結果を得ることができたと考えられる。また界面活性剤のゲル化とナノロッドの伸長との相関の解明については、当初次年度に行う予定だったが、前倒しで一定の成果を得ることができた。そのため当初の計画以上に進展している、とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
実施計画に記述したように、今年は銀ナノロッドのゲル中成長法の開発を行いつつ、成長条件と成長する銀ナノロッドの形状との相関を観察する。そのために昨年度得られた知見を活かし、まずは結晶核調整過程の最適条件を突き止める。また界面活性剤のゲル化とナノロッドの伸長との相関の解明については、ゲル化を調整する因子である温度、界面活性剤の種類と濃度、溶液のpH等を変化させながらナノロッドを成長させ、データの取得につとめる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成30年度は、契約職員雇用のため人件費を計上していたが、10月以降に海外での勤務が入ったため、急遽契約職員雇用を取りやめた。そのため人件費として計上した分を次年度に繰り越した。平成31年度(令和元年度)は、繰り越した金額と当初予定していた人件費とを合わせ、契約職員を雇用し、契約職員の雇用時間を当初の予定よりも増やすことで、研究をさらに進める予定である。
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