貴金屬奈米粒子
表現出與塊體和分子皆不同性質的貴金屬奈米粒子
我們正設計和合成在過去的材料中見不到且具有新功能的貴金屬奈米粒子，研發能有助於解決社會課題的新材料。
高分子保護奈米粒子
奈米粒子的尺寸一般定義為1～100nm，具有與塊體金屬和分子皆不同的特異性質，是有望應用在包括觸媒在內各種用途中的材料。藉由修飾奈米粒子表面上被稱為保護劑的高分子，能使奈米粒子穩定分散於溶媒中。
■貴金屬奈米粒子
本公司有提供樣品的普通奈米粒子溶液
(wt.%) |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Au PVP | Au | 5～10 | PVP※1 | 4 | 水 | |
| Pt PVP | Pt | 2 | ||||
| Pd PVP large | Pd | 5～20 | ||||
| Pd PVP fine | 4 | |||||
| Pt PAA | Pt | 2 | PAA※2 | 2 | ||
| Pt PEI | Pt | 3～5 | PEI※3 | ～0.5 | ||
- ※1：PVP；聚維酮
- ※2：PAA；聚丙烯酸
- ※3：PEI；聚乙烯亞胺
- 其他部分依洽談內容試作。
- ※量產規模請另行洽談。
■TEM照片
Pt PVP
Pd PVP
金奈米殼粒子
厚度10nm的金奈米殼
將二氧化矽奈米粒子表面以Au進行鍍層的粒子(金奈米殼粒子)。金奈米殼粒子的整體大小可控制在80nm～250nm的範圍內，能使其具有廣泛的光學特性。
■特色
- 由於殼厚超薄，未滿10nm，因此可以有效率地吸收入射光的能量，而且由於粒子整體的比重變輕，亦有助於提高分散穩定性。
- 能在水及有機溶劑中穩定分散。
- 保使用保護劑而受保護的粒子可以調製到20wt%左右的Au濃度。
- 金奈米殼粒子(220nm)的STEM照片
白色對比是金
- 金奈米殼粒子分散液
左：100nm、右：220nm
本技術可作為膠體結晶、表面增強拉曼散射、光熱轉換材料等從可見光至近紅外線範圍的光反應光學材料使用，以及可望應用到要求高畫質的液晶所採用的光學顯示器、光感測、電漿子奈米天線，以及用於癌症檢查等生物感測器等光學儀器。
異方性貴金屬奈米粒子
單邊約50 nm的金奈米立方體
可以精密控制的金奈米立方體
立方體的單邊長可以精密控制到20～100nm左右。邊緣形狀也能從尖角調整到圓角。有別於等方性的球體，根據入射光的方向與角度，也會在受到局部表面電漿共振的增強電場中產生異方性。
金奈米立方體的電場增強模擬圖
進行50nm金奈米立方體的電場增強模擬的話，就會看到當往X軸方向偏振的光入射時，具有的強度為入射光數百倍的光(電場)會集中在邊緣端點。
■特色
- 包括立方體在內，針對其他的拉桿或稜柱形狀也可以合成。
- 透過控制形狀和大小，能夠將局部表面電漿共振的峰值波長控制在可見光到紅外光的範圍內。
- 可以以異方性粒子為核心，將其他金屬附於表面上。
本技術可作為光電轉換、光熱轉換、光觸媒等從可見光至紅外線範圍的光反應光學材料使用，以及可望應用到與生物分子結合的生物成像等。
量子點
可使用各種光的量子點
被稱為量子點的半導體奈米粒子。透過讓多種金屬種類與氧族元素適當混合，可以做出粒徑分布均勻的多元半導體奈米結晶。
■特色
- 能夠透過控制芯的組成和粒徑大小，來調整能帶間隙寬度(吸收波長)。
- 能夠使用從可見光、近紅外線(Near-InfraRed，NIR)到短波紅外線(Short Wavelength InfraRed，SWIR)波長範圍廣泛的光。
- 透過將粒子形成核殼或摻雜特定原子，能夠做出高性能的量子點。
- 不含鉛等會造成環境負荷的物質。
- 由於可以製作穩定分散在有機溶劑的墨水，因此可以使用旋轉塗佈這樣的簡易方式來製膜。
-
控制量子點粒徑的範例
- 使用旋轉塗佈製膜的粒子剖面圖像
本技術有望應用到使用光的各種領域。尤其是有望用在像是太陽能電池和光學感測器這樣的光電轉換材料，以及雷射和成像等發光材料的用途。
金屬團簇
Ag12團簇分子模型
以連接分子進行連結的貴金屬團簇
由幾個到幾十個金屬原子結合在一起的金屬團簇是粒徑4nm以下的細微粒子，作為功能性奈米材料的構成單位而受到關注。一般來說，粒徑越小就會變得越不穩定，因此本公司正在研發以被稱作連接分子的有機分子進行連結的材料。
■特色
- 透過以連接分子進行集積化，實現了較高的結構穩定性。
- 藉由將團簇之間的距離保持恆定，可望發現均質的物理特性。
- 團簇排成二維列陣形成特異的片狀結構，顯示出其高結晶性。
Ag12團簇集積體的SEM圖像和分子模型
相關文獻：
DAS, Saikat, et al. Silver cluster-assembled materials for label-free DNA detection.
Chemical Communications, 2023, 59.27: 4000-4003.
本技術可望應用到化學感測器、觸媒和電子元件材料。