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産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センター

産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センターからの提案
液相レーザーアブレーションで調製した
ナノ粒子の用途開発に関する共同研究の提案



液相レーザーアブレーション法は,各種のナノ粒子を調製できる極めて汎用性に優れたナノ粒子合成法である。特にシリコンなどの半導体ナノ粒子の分散溶液や,分散性の良い純粋な貴金属ナノ粒子の分散溶液の調製も可能であるなど,通常の化学合成法では調製困難なナノ粒子の分散溶液を調製することが出来る。このような液相レーザーアブレーションで調製したナノ粒子の実用化および大量合成に向け,バイオ・医療応用ナノ粒子の開発実績のある企業との共同研究開発を提案する。

●技術ニーズ
 現在,様々な材料のナノ粒子が合成されその用途開発に関する研究が極めて盛んに進められている。現在販売されているナノ粒子の大部分は化学合成によって製造されており大量合成によるスケールメリットがある。しかしながら化学合成の場合,不純物を取り除くことが難しくナノ粒子の表面修飾を行う際の阻害要因となっている。このようなことから,純粋なナノ粒子が液体中に安定に分散した溶液があれば自在な表面修飾が可能となり,ナノ粒子の用途を大幅に広げることが可能となる。

●研究テーマ/技術成果
 液相レーザーアブレーション法は液体中に存在させた金属板や酸化物タブレットあるいは各種の粉体にパルスレーザーを集光照射するだけの極めて単純な方法で,酸化物,貴金属,半導体などの無機系ナノ粒子ばかりでなく有機色素などの有機ナノ粒子も調製できる極めて汎用性に優れたナノ粒子合成法である。ナノ粒子は液体中に閉じこめられた瞬間的に高温・高圧のレーザー誘起プラズマ場を経て形成されることから,結晶性の良いナノ粒子を製造することが出来る。これまでの研究では,酸化物ナノ粒子を中心にその合成条件の探索やそのキャラクタリゼーションに関する研究を進めてきた。さらに白金をはじめとする貴金属ナノ粒子の調製ではレーザー照射条件とナノ粒子のサイズや化学状態との相関についても研究を進めてきた。本手法では液相として有機溶媒を使用することもでき,様々なナノ粒子分散溶液を調製することが出来る。また,液相レーザーアブレーションによるナノ粒子の大量合成に向けた研究も展開してきた。これまでの所レーザーパラメーターやターゲット材料等の最適化によって毎時あたり200mg程度の生成効率で酸化亜鉛ナノ粒子を合成できることも分かってきている。

●特 徴
1. 高いエネルギー状態を経ていることから結晶性ナノ粒子が熱処理無しで得られる。
2. 純粋なナノ粒子分散溶液が得られる。
3. 液中に界面活性剤を添加して粒子サイズ,凝集・分散状態等を制御することも可能
4. 生成ナノ粒子を液体中にすべて捕獲できナノ粒子の飛散がなく安全性が高い。
5. ナノ粒子分散コロイド溶液が得られるため,ハンドリングが容易で利用しやすい。
6. 真空排気装置等が必要なく,比較的低コストで装置を構築できる。


●実用化に向けた課題
液相レーザーアブレーションで調製したナノ粒子の用途開発に関して,
1. バイオ・医療応用をはじめ,具体的な応用を想定したナノ粒子の共同開発
2. 大量生産技術の向上を目指した装置の共同開発研究


●今回の提案内容
 液相レーザーアブレーションで調製したナノ粒子の用途開発および大量合成装置の実用化を目指し,バイオ・医療応用ナノ粒子の開発実績のある企業との共同研究開発を提案する。

●論文/特許実績
“Blue luminescent silicon nanocrystals prepared by ns pulsed laser ablation in water,” Appl. Phys. Let., Vol.89, pp.213113-1-213113-3, 2006.
“Preparation of gold/iron oxide composite nanoparticles by a laser soldering method,” IEEE Trans. Magnetics, Vol.42, No.10, pp.3620-3622, 2006. 他
関連特許:4件


●備 考
 本成果は,新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO技術開発機構)産業技術研究助成事業による研究成果です。

【本件に関する問い合わせ先】
産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センター 主任研究員:佐々木 毅
TEL:029-861-6333 FAX:029-861-6355
e-mail:takeshi.sasaki@aist.go.jp

【ニュースリリースはこちら】
  ・液相レーザーアブレーションによりITOナノ粒子の微細化に成功 平均粒径3nmでキャリア濃度も大幅に向上 [2007年01月23日]
  【関連記事】
    ・コップに注いだ液体中に有り得ない高温高圧の合成環境を作る [2007年02月27日]



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