| 研究課題/領域番号 |
23651088
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小川 智之 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50372305)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| キーワード | ナノ粒子 / 超格子 / 自己組織化 |
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| 研究概要 |
本研究で主眼となる貴金属材料と磁性を担う材料の二種類の異種ナノ材料を構成要素としたナノ構造体超格子結晶では、貴金属ナノ材料と磁性ナノ材料が密接あるいは接触していなければプラズモンを積極的に活用した十分な磁気光学効果が期待できない。そこで、本年度は、超格子結晶の一例として、貴金属材料と磁性材料が直接接触した貴金属コア／磁性体シェル複合ナノ粒子に着目し、金ナノ粒子をコアとし酸化鉄をシェルとした金コア／酸化鉄シェル複合ナノ粒子の合成を行った。 金コアナノ粒子はブラスト法により得た。まず、水相に金原料を混ぜた後、移相剤添加により非水溶媒に金原料を移相する。その後、界面活性剤および還元剤を添加することで金ナノ粒子を得る。さらに、移相剤中において熱処理することで金ナノ粒子同士が衝突し、融合することにより粒径を制御した。熱処理時間を10分～40分まで変化させることによって、金ナノ粒子の粒径を2.0nm～5.8nmまで系統的に変化させることに成功した。得られた粒径6nmの金ナノ粒子を界面活性剤と共に溶媒中に再分散させた混合溶液に対し、3x103Paまで減圧した後180℃まで加熱し、鉄ペンタカルボニルを注入することで金コア／酸化鉄シェル複合ナノ粒子を得た。このとき、酸化鉄シェル層厚は1.8nmであり、注入する鉄ペンタカルボニル量を2.5倍にすることで酸化鉄シェル層厚を2.9nmまで均一に厚膜化することに成功した。常圧および減圧下で酸化鉄ナノ粒子を合成した結果、減圧下では溶媒の色の変化が緩やかであったことから、減圧下において酸化鉄ナノ粒子の生成速度が低減していることが示唆された。よって、シェル合成時の酸化鉄の核生成が抑制され溶解鉄原子が金ナノ粒子コアの周囲に均一に析出するため、均一層厚のシェル形成が可能となったと推察した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
超格子結晶材料の出発材料として、金コア／酸化鉄シェル複合ナノ粒子の合成に成功し、金コア粒子合成時の熱処理温度、時間を最適化し、さらに、減圧下でシェル層の合成を行うことで、金コア粒径ならびに酸化鉄シェル層厚の制御に成功している。今後、金コア／酸化鉄シェル複合ナノ粒子配列集合体の作製技術の構築を通して、金コア／酸化鉄シェル複合ナノ粒子超格子結晶材料の光学物性の解明が期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度までに得られた金コア／酸化鉄シェル複合ナノ粒子を用いて、ナノ粒子超格子結晶材料の作製技術の構築、ならびに、その光学特性、磁気光学物性の検討を行う。現状の未使用額には今年度３月に購入したガス類、実験器具類、分析費等の費用が含まれていない。また、数種類の金ナノ粒子、および、酸化鉄の原料として手元にあった原料を用い、金コア／酸化鉄シェル複合ナノ粒子の合成に成功したため、原料の消耗品費を大幅に節約することできた。次年度使用額は、上記のように今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成24年度請求額とあわせ、次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
ナノ粒子の合成、および、ナノ粒子超格子結晶材料の構築に必要となる試薬類、高純度ガス類、実験器具類を中心とした消耗品費用として使用する。また、研究の進捗状況に応じて電子顕微鏡等の高度な分析技術が必要な場合は、外注分析費用として使用する。得られた成果に基づき、専門学術論文への投稿・出版費用に使用し、また、2012年9月に奈良で開催されるThe 2nd International Conference of The Asian Union of Magnetics Societies (ICAUMS 2012)の国際会議への参加・成果発表を行うための旅費、登録料に使用する。
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