貴金屬奈米粒子

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銀納米粒子 (15nm) 的TEM圖像

什麼是「貴金屬奈米粒子」?
這些高機能材料是透過在奈米尺度上精確控制金、鉑等貴金屬而製成的,並根據顆粒結構和表面性質展現出多種特性。目前正在開發金奈米殼粒子和金屬簇等變體,預計它們將在觸媒、分析和生物學等領域中廣泛應用。

貴金屬奈米粒子性質與塊體或分子有所不同。

我們設計並合成具有傳統材料所不具備的新功能的貴金屬奈米粒子,並開發有助於解決社會問題的新材料。

高分子保護奈米粒子

奈米顆粒通常定義為尺寸在1至100奈米之間的顆粒,它們具有不同於塊狀金屬和分子的獨特性質,並有望應用於包括觸媒的多種領域。透過用一種稱為保護劑的聚合物修飾奈米顆粒表面,可以將其穩定地分散在溶劑中。

貴金屬奈米粒子

本公司提供樣品的一般納米粒子溶液
品名 貴金屬 粒徑 (nm) 保護劑 分佈類型
貴金屬濃度
(wt.%)
溶劑
Au PVP Au 5~10 PVP※1 4
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;聚乙烯吡咯烷酮
  • *2:PAA;聚丙烯酸
  • *3:PEI;聚乙烯亞胺
  • 此外,我們將根據咨詢進行原型設計。
  • ※量產規模請另行商談。

TEM照片

貴金屬奈米粒子:Pt PVP TEM影像
Pt PVP
貴金屬奈米粒子:Pd PVP TEM影像
Pd PVP

金奈米殼粒子

金奈米殼粒子 (220nm) 的STEM照片 (1)

厚度為10nm的金納米殼

二氧化硅納米粒子表面塗有Au的粒子 (金奈米殼粒子) 。整個金奈米殼粒子的尺寸可以在80nm至250nm的範圍內控制,並且可以具有廣泛的光學特性。

特色

  • 厚度小於10nm的超薄殼可以有效地吸收入射光的能量,並且由於整個粒子的比重較小,因此有助於分散穩定性。
  • 它可以穩定地分散在水和有機溶劑中。
  • 用保護劑保護的粒子作為Au濃度可以調制到20wt%左右。
金奈米殼粒子 (220nm) 的STEM照片
金奈米殼粒子 (220nm) 的STEM照片 (2)

白色對比是金色

金奈米殼粒子分散液
金奈米殼粒子分散液:左:100nm,右:220nm

左:100納米;右:220納米

該技術用作響應來自可見光的近紅外光區域的光的光學材料,例如膠體晶體,表面增強拉曼散射,光熱轉換材料等,以及用於追求高圖像質量的液晶的光學顯示器和光感測,等離子體納米天線,用於癌癥檢查等的生物感測器等光學設備。

異方性貴金屬奈米粒子

邊長約50nm的金納米立方體SEM圖像
邊長約50nm的金納米立方體

可精密控制的金納米立方體

立方體一邊的大小可以精確控制到20-100nm左右。邊緣形狀也可以從尖銳的調整到圓潤的調整。與各向同性球體不同,入射光的方向和角度也會導衹由局部表面等離子體共振產生的增強電場各向異性。

金納米立方體電場增強模擬圖

金納米立方體電場增強模擬圖

50納米金納米立方體的電場增強模擬表明,沿x軸方向偏振的入射光 (電場) 的強度是入射光的數百倍,集中在邊緣。

特色

  • 可以合成其他桿和棱柱形狀,包括立方體。
  • 通過控制形狀和大小,可以從可見到紅外控制局部表面等離子體共振的峰值波長。
  • 以各向異性粒子為核,可以在表面附著其他金屬。

預計這項技術將用作一種對可見光到紅外光範圍有響應的光學材料,用於光電轉換、光熱轉換、觸媒等,以及與生物分子結合用於生物成像。

量子點

量子點SEM圖像

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

  • 可以通過控制芯的組成、粒徑來調整帶隙寬度 (吸收波長) 。
  • 您可以使用各種波長的光,從可見到近紅外(Near-InfraRed, NIR)到短波紅外(短Wavelength InfraRed, SWIR)。
  • 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。
  • 不含鉛等環境負荷物質。
  • 由於可以制成穩定分散在有機溶劑中的墨水,因此可以使用旋塗等簡單方法制膜。
控制量子點粒徑的範例
控制量子點粒徑的範例 (1)
 
控制量子點粒徑的範例 (2)
用旋塗制膜的粒子的斷面圖像
用旋塗制膜的粒子的斷面圖像

本技術有望應用於使用光的各種領域。特別是,它有望用作光電轉換材料,如太陽能電池和光感測器,發光材料,如激光和成像。

金屬簇

Ag12簇分子模型
Ag12簇分子模型

由接頭分子連接的貴金屬團簇

由數個到數十個金屬原子結合而成的金屬簇是粒徑4nm以下的微細粒子,作為功能性納米材料的構成單位備受關註。一般情況下,粒徑越小越不穩定,因此本公司開發了通過被稱為接頭的有機分子連接的材料。

特色

  • 通過接頭分子的集成化,實現了高結構穩定性。
  • 通過保持簇之間的距離恆定,可以預期均勻的物理性質表達。
  • 簇以二維排列形成獨特的片狀結構,並且具有高結晶性。

Ag12團簇聚集體的SEM圖像和分子模型

Ag12簇聚合的SEM圖像
Ag12簇聚集體的分子模型

相關文獻:

DAS, Saikat, et al. Silver cluster-assembled materials for label-free DNA detection.
Chemical Communications, 2023, 59.27: 4000-4003.

預計這項技術將應用於化學感測器、觸媒和電子裝置材料。

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