JP2005082795A - 固体基板への微粒子の表面コーティング法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 特殊な装置を必要とせず、適度な時間で微粒子を固体表面に固定化でき、低価格な試薬が使用でき、反応の制御がしやすく、光が利用できない環境下でも固定化でき、低コストで生産でき、広い領域に対して均一に微粒子をコーティングできる方法を提供すること。
【解決手段】 金属又は金属化合物の微粒子に少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた微粒子を、遮光下、又はレーザー以外の光の照射下、固体材料と接触させることを特徴とする金属又は金属化合物の微粒子で固体材料表面をコーティングする方法。
【解決手段】 金属又は金属化合物の微粒子に少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた微粒子を、遮光下、又はレーザー以外の光の照射下、固体材料と接触させることを特徴とする金属又は金属化合物の微粒子で固体材料表面をコーティングする方法。
Description
本発明は、金属又は金属化合物の微粒子で固体の表面をコーティングする方法、及びコーティングされた表面のクロマトグラフィーの分離場としての使用に関する。
金属微粒子を固体基板上に固定化する方法としては種々の手法が開示されている。例えば、光ファイバーの内面に金ナノ微粒子をコーティングする方法が報告されている(非特許文献1参照)。この方法は、光ファイバー表面に存在する水酸基に対して3−メルカプトプロピルトリメトキシシランのシラン基を結合させ、生じたチオール基を用いて金ナノ微粒子を固定化する方法である。また、交互吸着法を用いて固体基板上に金ナノ微粒子を固定化する方法も報告されている(非特許文献2参照)。この方法では、交互吸着法を適用するために、金ナノ微粒子をアルキルチオールで修飾した後に、“place-exchange”反応を用いることで電荷を有するチオール化合物、すなわち、アミノ基もしくはカルボキシル基を有するアルキルチオール化合物を化学吸着させ、これをポリアリルアミンハイドロクロライドやポリ(4−スチレンスルホン酸ナトリウム)等の電荷を有する高分子化合物を用いて、交互吸着膜を作成している。
さらに金属微粒子を固体基板上に固定化する方法として、アルキルチオール化合物を化学吸着させた金ナノ微粒子を溶液中に分散させ、そこへ紫外域〜近赤外域のレーザー光を照射することで固体基板上に金ナノ微粒子を結合させる方法が報告されている(特許文献1参照)。
さらに金属微粒子を固体基板上に固定化する方法として、アルキルチオール化合物を化学吸着させた金ナノ微粒子を溶液中に分散させ、そこへ紫外域〜近赤外域のレーザー光を照射することで固体基板上に金ナノ微粒子を結合させる方法が報告されている(特許文献1参照)。
固体表面の水酸基に対して、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランのシラン基を結合させ、生じたチオール基を用いて金ナノ微粒子を結合させる方法は、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが高価であるとともに、反応性の比較的高いシラン化合物を用いているので取り扱いが困難であり、長い細管内や広い表面積を持つ基板に対して均一にコーティングするのは困難である。更に、この工程が必要であることから製造コストが高くなる。
交互吸着法を利用した金ナノ微粒子の基板への固定化には、ポリアリルアミンハイドロクロライドやポリ(4−スチレンスルホン酸ナトリウム)等の電荷を有する高価な高分子化合物が必要であるとともに、メルカプトウンデカン酸や4−アミノチオールフェノール等の高価なチオール化合物が必要である。更に、“place-exchange”反応は数日を要する反応であり、生産を行うための時間がかかるとともに生産効率を低下させてしまう。さらに、交互吸着法では、膜を安定化させるために数層のプレカーサーが必要であり、必要な試薬量が多くなるとともに、製造のために時間がかかり、この点からも最終製品を高価なものとしてしまう。
また、金、チオール化合物以外に高分子化合物を用いることが必要であり、例えば、金ナノ微粒子を固定化させた担体をクロマトグラフィーに応用した場合、それらの部位で不必要な吸着が生じる可能性も考えられる。
更に、交互吸着法はその膜厚を制御するために、高分子化合物を溶解させた溶液のpHや浸積時間、高分子化合物濃度などを厳密にコントロールする必要があり、製造を行うためには高度な制御が必要である。
更に、交互吸着法はその膜厚を制御するために、高分子化合物を溶解させた溶液のpHや浸積時間、高分子化合物濃度などを厳密にコントロールする必要があり、製造を行うためには高度な制御が必要である。
アルキルチオール化合物で化学吸着させた金属ナノ微粒子を溶媒中に分散させておき、そこへ紫外域〜近赤外域のレーザー光を照射することで固体上に金ナノ微粒子を固定化させる方法は、固定化を行うためにレーザー光を用いることが必要であり、レーザー光を発生させる高価で特殊な装置が必要である。また、光を使用する必要性から、光が利用できない環境、例えば、多孔質シリカ担体内部に対する固定化やガラスコーティングしたステンレス製細管の内部などには固定化することが困難である。更に、収束性の高いレーザー光を用いた場合、レーザー光が照射可能なスポットと同一面積の狭い領域を均一にコーティングすることは可能であるが、それよりも広い領域を均一にコーティングすることは困難である。
S.Chengら(2003)Analytical Chemistry,75:16-21
J.F.Hicksら(2002)Langmuir,l18:2288-2294
特開2001−149774
本発明は、上記の問題点を解決することを課題としている。すなわち、本発明の目的は、特殊な装置を必要とせず、適度な時間で微粒子を固体表面に固定化でき、低価格な試薬が使用でき、反応の制御がしやすく、光が利用できない環境下でも固定化でき、低コストで生産でき、広い領域に対して均一に微粒子をコーティングできる方法を提供することである。
本発明者は、硫黄化合物を結合させた微粒子の合成条件を鋭意検討した結果、特定の条件を満たすことによって、容易に金属又は金属化合物の微粒子を固体上に固定化することができることを見出し本発明を完成するに至った。本発明は以下の固体表面コーティング方法及びコーティングされた表面のクロマトグラフィーの分離場、センサー、ガラスキャピラリー内壁、マイクロチップデバイス、マイクロアレイ又はDNAチップとしての使用を提供するものである。
1.少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた金属又は金属化合物の微粒子を、遮光下、又はレーザー以外の光の照射下、固体材料と接触させることを特徴とする金属又は金属化合物の微粒子で固体材料表面をコーティングする方法。
2.金属又は金属化合物が、金、銀、銅、鉄、鉛、水銀、酸化銀、酸化鉄、及び酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記1記載の方法。
3.金属又は金属化合物が、テトラクロロ金(III)酸水和物とテトラ−n−オクチルアンモニウムブロミドの反応生成物である上記1記載の方法。
4.少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物がジチオール化合物である上記1〜3のいずれか1項記載の方法。
2.金属又は金属化合物が、金、銀、銅、鉄、鉛、水銀、酸化銀、酸化鉄、及び酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記1記載の方法。
3.金属又は金属化合物が、テトラクロロ金(III)酸水和物とテトラ−n−オクチルアンモニウムブロミドの反応生成物である上記1記載の方法。
4.少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物がジチオール化合物である上記1〜3のいずれか1項記載の方法。
5.ジチオール化合物がアルキルジチオール化合物である上記4記載の方法。
6.上記1〜5のいずれか1項記載の方法により金属又は金属化合物の微粒子でコーティングした固体材料表面を他のチオール化合物と接触させて置換させる方法。
7.上記1〜6のいずれか1項記載の方法により金属又は金属化合物の微粒子でコーティングした固体材料表面のクロマトグラフィーの分離場としての使用。
8.固体材料が、ガラス、酸化ケイ素、石英、高分子、金属又は合金を含む上記7記載の使用。
9.固体材料が、板状、破砕状、管状又は球状である上記7又は8記載の使用。
10.固体材料が、クロマトグラフィー用担体、センサー、ガラスキャピラリー内壁、マイクロチップデバイス、マイクロアレイ又はDNAチップである上記7〜9のいずれか1項記載の使用。
6.上記1〜5のいずれか1項記載の方法により金属又は金属化合物の微粒子でコーティングした固体材料表面を他のチオール化合物と接触させて置換させる方法。
7.上記1〜6のいずれか1項記載の方法により金属又は金属化合物の微粒子でコーティングした固体材料表面のクロマトグラフィーの分離場としての使用。
8.固体材料が、ガラス、酸化ケイ素、石英、高分子、金属又は合金を含む上記7記載の使用。
9.固体材料が、板状、破砕状、管状又は球状である上記7又は8記載の使用。
10.固体材料が、クロマトグラフィー用担体、センサー、ガラスキャピラリー内壁、マイクロチップデバイス、マイクロアレイ又はDNAチップである上記7〜9のいずれか1項記載の使用。
本発明によれば、特殊な装置を必要とせず、適度な時間で微粒子を固体上に固定化でき、低価格な試薬が使用でき、反応の制御がしやすく、光が利用できない環境下でも固定化でき、低コストで生産でき、広い領域(面積)に対して均一に微粒子をコーティングすることができる。このコーティング法は、クロマトグラフィー用担体、センサー、ガラスキャピラリー内壁、マイクロチップデバイス、マイクロアレイ、DNAチップなどの表面修飾に応用することが出来る。
本発明に使用する金属又は金属化合物としては、少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物が結合できるものであれば良く、特に限定されないが、金、銀、銅、鉄、鉛、水銀、酸化銀、酸化鉄、酸化アルミニウムが好ましい。また、金属又は金属化合物は反応系中で合成しても良く、例えば、テトラクロロ金(III)酸水和物とテトラ−n−オクチルアンモニウムブロミドの反応生成物を単離することなくそのまま、少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物と反応させても良い。
本発明で使用する金属又は金属化合物微粒子の直径は特に限定されないが、好ましくは0.1nm〜1μm、さらに好ましくは0.2nm〜50nm、最も好ましくは1nm〜20nmである。
本発明で使用する金属又は金属化合物微粒子の直径は特に限定されないが、好ましくは0.1nm〜1μm、さらに好ましくは0.2nm〜50nm、最も好ましくは1nm〜20nmである。
本発明に使用する少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物は、金属または金属化合物に結合できる少なくとも2個のチオール基を有するものであれば良く、特に限定されないが、ジチオール化合物、例えば、アルキルジチオール化合物、アリールジチオール化合物、特に、アルキルジチオール化合物が好ましい。アルキル基の炭素原子数は、好ましくは1〜40、さらに好ましくは2〜12である。
少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物の具体例としては、1,10−デカンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1,8−オクタンジチオール、1,9−ノナンジチオール、1,2−ベンゼンジチオール、1,3−ベンゼンジチオール、1,4−ベンゼンジチオール等が挙げられる。
少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物の具体例としては、1,10−デカンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1,8−オクタンジチオール、1,9−ノナンジチオール、1,2−ベンゼンジチオール、1,3−ベンゼンジチオール、1,4−ベンゼンジチオール等が挙げられる。
金属または金属化合物微粒子と少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物との反応は、適当な溶媒(例えば、トルエンと水の1:1混合溶媒)中、微粒子100質量部に対して少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を好ましくは0.0001〜1000質量部、さらに好ましくは0.001〜1質量部、最も好ましくは0.01〜0.05質量部加え、好ましくは0〜100℃、さらに好ましくは10〜50℃、最も好ましくは20〜40℃で好ましくは0.1秒〜30日間、さらに好ましくは1〜100時間、最も好ましくは20〜50時間行えばよい。
反応液中の金属または金属化合物微粒子の濃度は、好ましくは0.00001〜0.1質量%、さらに好ましくは0.0001〜0.05質量%、最も好ましくは0.0005〜0.01質量%が適当であり、少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物の濃度は、好ましくは0.0000001〜1質量%、さらに好ましくは0.000001〜0.0001質量%、最も好ましくは0.00001〜0.00005質量%が適当である。
反応液中の金属または金属化合物微粒子の濃度は、好ましくは0.00001〜0.1質量%、さらに好ましくは0.0001〜0.05質量%、最も好ましくは0.0005〜0.01質量%が適当であり、少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物の濃度は、好ましくは0.0000001〜1質量%、さらに好ましくは0.000001〜0.0001質量%、最も好ましくは0.00001〜0.00005質量%が適当である。
こうして得られた少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた微粒子を遮光下、又はレーザー以外の光の照射下、固体材料と接触させる。
本発明に使用する固体材料とは、気体、液体、超臨界状態以外のものを言い、その素材は特に限定されないが、ガラス、酸化ケイ素、石英、高分子、金属、合金等が挙げられる。
固体材料の形状も特に限定されず、板状、破砕状、管状、球状等任意の形状のものが使用できる。また、固体材料は、多孔質でも、非多孔質でも良い。
具体的な形態としては、クロマトグラフィー用担体、センサー、ガラスキャピラリー内壁、マイクロチップデバイス、マイクロアレイ、DNAチップ等が挙げられる。
本発明に使用する固体材料とは、気体、液体、超臨界状態以外のものを言い、その素材は特に限定されないが、ガラス、酸化ケイ素、石英、高分子、金属、合金等が挙げられる。
固体材料の形状も特に限定されず、板状、破砕状、管状、球状等任意の形状のものが使用できる。また、固体材料は、多孔質でも、非多孔質でも良い。
具体的な形態としては、クロマトグラフィー用担体、センサー、ガラスキャピラリー内壁、マイクロチップデバイス、マイクロアレイ、DNAチップ等が挙げられる。
少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた微粒子と固体材料との接触は、適当な溶媒(例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン等)中、固体材料表面1cm2に対して少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を、好ましくは0.01μg〜300mg、さらに好ましくは0.1μg〜3mg、最も好ましくは3μg〜15μg加え、遮光下、又はレーザー以外の光の照射下、好ましくは0〜100℃、さらに好ましくは10〜50℃、最も好ましくは20〜40℃で、好ましくは0.1秒〜10日間、さらに好ましくは1〜100時間、最も好ましくは20〜50時間行えばよい。反応の終了は、例えば、固体表面の色変化、例えば、青黒くなること、により確認できる。
反応液中の少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた金属または金属化合物微粒子の濃度は、好ましくは0.0000001〜1質量%、さらに好ましくは0.000001〜0.0001質量%、最も好ましくは0.00001〜0.00005質量%が適当である。
反応液中の少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた金属または金属化合物微粒子の濃度は、好ましくは0.0000001〜1質量%、さらに好ましくは0.000001〜0.0001質量%、最も好ましくは0.00001〜0.00005質量%が適当である。
以下に少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物としてジチオール化合物を用いたさらに具体的な例を示す。
D.V.Leffら(1995),J.Phys.Chem.99:7036-7041の方法により、ジチオール化合物を結合させた金属又は金属化合物の微粒子を作成する。ジチオール化合物の濃度は、0.01mMから10mM、好ましくは0.1mMから0.3mM、テトラ−n−オクチルアンモニウムブロミドの濃度は、1mMから100mM、好ましくは10mMから40mM、水素化ホウ素ナトリウムの濃度は、1mMから100mM、好ましくは10mMである。なお濃度は、有機相と水相の両体積を合計した体積に対する濃度(mM/L)である。
D.V.Leffら(1995),J.Phys.Chem.99:7036-7041の方法により、ジチオール化合物を結合させた金属又は金属化合物の微粒子を作成する。ジチオール化合物の濃度は、0.01mMから10mM、好ましくは0.1mMから0.3mM、テトラ−n−オクチルアンモニウムブロミドの濃度は、1mMから100mM、好ましくは10mMから40mM、水素化ホウ素ナトリウムの濃度は、1mMから100mM、好ましくは10mMである。なお濃度は、有機相と水相の両体積を合計した体積に対する濃度(mM/L)である。
ジチオール化合物を結合させた金属または金属化合物の微粒子の分散溶液中にガラスや石英などの固体を、遮光下、又はレーザー以外の光、すなわち、位相、波長、方向のうちいずれか1つ以上もしくは全部が不均一な光の照射下、浸積し、固体上に金属または金属化合物の微粒子をコーティングする。
具体的に一例をあげると、水に溶解させたHAuCl4とトルエンに溶解させたテトラ−n−オクチルアンモニウムブロミドとを激しく攪拌し、トルエンに溶解させたアルキルジチオールをそこへ加え、水素化ホウ素ナトリウムを加えてジチオール化合物を結合させた金ナノ微粒子を調製する。トルエン相を取りだし、コーティングさせたい固体をその中に浸積させることで金ナノ微粒子は固体基板上にコーティングされる。
具体的に一例をあげると、水に溶解させたHAuCl4とトルエンに溶解させたテトラ−n−オクチルアンモニウムブロミドとを激しく攪拌し、トルエンに溶解させたアルキルジチオールをそこへ加え、水素化ホウ素ナトリウムを加えてジチオール化合物を結合させた金ナノ微粒子を調製する。トルエン相を取りだし、コーティングさせたい固体をその中に浸積させることで金ナノ微粒子は固体基板上にコーティングされる。
本発明は、遮光下で金属又は金属化合物を固体上にコーティングさせることが出来るが、レーザー以外の光の照射下において金属又は金属化合物を固体上にコーティングさせることもできる。遮光下では光が届かない部位にもコーティングすることができ、光照射した場合より膜厚を均一にコーティングすることができる。
また、コーティングした後、金の融点以上の温度、好ましくは10〜2000℃、さらに好ましくは30〜1200℃で、好ましくは0.01秒〜10時間、さらに好ましくは10秒〜1時間程度加熱することにより、基板と、少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた金属又は金属化合物の微粒子との結合をより強固なものとすることができる。さらに、金属又は金属化合物を固体上にコーティング後、コーティングした基板を反応溶液から取り出し、レーザー光等を照射してコーティング膜をより強固なものにすることができる。
以下に本発明を実施例によって説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
また、コーティングした後、金の融点以上の温度、好ましくは10〜2000℃、さらに好ましくは30〜1200℃で、好ましくは0.01秒〜10時間、さらに好ましくは10秒〜1時間程度加熱することにより、基板と、少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた金属又は金属化合物の微粒子との結合をより強固なものとすることができる。さらに、金属又は金属化合物を固体上にコーティング後、コーティングした基板を反応溶液から取り出し、レーザー光等を照射してコーティング膜をより強固なものにすることができる。
以下に本発明を実施例によって説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例1
全容量5mLの時に6mMとなるようにHAuCl4水溶液を0.9mL、9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、激しく攪拌し、その中に全量5mLの時に15mMとなるようにN(C8H17)4Brのトルエン溶液を3.9mL加えた。この時、黄色い溶液がN(C8H17)4Brを加えることによって赤っぽい色へと変化した。10分間激しく攪拌させた後、全量5mLの時に0.1mMとなるようにHS(CH2)10SHを0.1mL加え、更に10分間激しく攪拌した。全量5mLの時に、10mMとなるようにNaBH4を0.1mL、そこへゆっくりと加えると、溶液は赤っぽい色から青黒い色へと変化した。そのまま、30分間激しく攪拌し、静置することで有機相と水相とを分離させた後、有機相を9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、更に、その有機相に対して18mm×9mmに切断したカバーガラスを浸積した。遮光下、20時間後、カバーガラスおよびサンプル瓶の内壁には、金ナノ微粒子が青黒くコーティングされていた。金ナノ微粒子コーティングカバーガラスをメタノールで洗浄後、紫外可視分光スペクトル(UV/VISスペクトル)を測定した。このUV/VISスペクトルを図1に示した。
全容量5mLの時に6mMとなるようにHAuCl4水溶液を0.9mL、9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、激しく攪拌し、その中に全量5mLの時に15mMとなるようにN(C8H17)4Brのトルエン溶液を3.9mL加えた。この時、黄色い溶液がN(C8H17)4Brを加えることによって赤っぽい色へと変化した。10分間激しく攪拌させた後、全量5mLの時に0.1mMとなるようにHS(CH2)10SHを0.1mL加え、更に10分間激しく攪拌した。全量5mLの時に、10mMとなるようにNaBH4を0.1mL、そこへゆっくりと加えると、溶液は赤っぽい色から青黒い色へと変化した。そのまま、30分間激しく攪拌し、静置することで有機相と水相とを分離させた後、有機相を9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、更に、その有機相に対して18mm×9mmに切断したカバーガラスを浸積した。遮光下、20時間後、カバーガラスおよびサンプル瓶の内壁には、金ナノ微粒子が青黒くコーティングされていた。金ナノ微粒子コーティングカバーガラスをメタノールで洗浄後、紫外可視分光スペクトル(UV/VISスペクトル)を測定した。このUV/VISスペクトルを図1に示した。
比較例1
実施例1において、HS(CH2)10SHの代わりにC18H37SHを使用した他は同様の操作を行った。C18H37S化金ナノ微粒子はカバーガラスに固定化されなかった。
実施例1において、HS(CH2)10SHの代わりにC18H37SHを使用した他は同様の操作を行った。C18H37S化金ナノ微粒子はカバーガラスに固定化されなかった。
実施例2
全容量5mLの時に6mMとなるようにHAuCl4水溶液を0.9mL、9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、激しく攪拌し、その中に全量5mLの時に図2の濃度(0、5、10、15、40、100、150mM)となるようにN(C8H17)4Brのトルエン溶液を3.9mL加えた。この時、N(C8H17)4Brを加えることによって黄色い溶液が赤っぽい色へと変化した。10分間激しく攪拌させた後、全量5mLの時に0.1mMとなるようにHS(CH2)10SHを0.1mL加え、更に10分間激しく攪拌した。全量5mLの時に、10mMとなるようにNaBH4を0.1mL、そこへゆっくりと加えると、溶液は赤っぽい色から青黒い色へと変化した。そのまま、30分間激しく攪拌し、静置することで有機相と水相とを分離させた後、有機相を9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、更に、その有機相に対して18mm×9mmに切断したカバーガラスを浸積した。遮光下、20時間後、カバーガラスおよびサンプル瓶の内壁には、金ナノ微粒子が青黒くコーティングされていた。金ナノ微粒子コーティングカバーガラスをメタノールで洗浄後、UV/VISスペクトルを測定した。このUV/VISスペクトルを図2に示した。15mMのN(C8H17)4Br溶液を用いた時が最も吸光度が高く、このことは、金ナノ微粒子のコーティング量が最も大きいことを示している。
全容量5mLの時に6mMとなるようにHAuCl4水溶液を0.9mL、9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、激しく攪拌し、その中に全量5mLの時に図2の濃度(0、5、10、15、40、100、150mM)となるようにN(C8H17)4Brのトルエン溶液を3.9mL加えた。この時、N(C8H17)4Brを加えることによって黄色い溶液が赤っぽい色へと変化した。10分間激しく攪拌させた後、全量5mLの時に0.1mMとなるようにHS(CH2)10SHを0.1mL加え、更に10分間激しく攪拌した。全量5mLの時に、10mMとなるようにNaBH4を0.1mL、そこへゆっくりと加えると、溶液は赤っぽい色から青黒い色へと変化した。そのまま、30分間激しく攪拌し、静置することで有機相と水相とを分離させた後、有機相を9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、更に、その有機相に対して18mm×9mmに切断したカバーガラスを浸積した。遮光下、20時間後、カバーガラスおよびサンプル瓶の内壁には、金ナノ微粒子が青黒くコーティングされていた。金ナノ微粒子コーティングカバーガラスをメタノールで洗浄後、UV/VISスペクトルを測定した。このUV/VISスペクトルを図2に示した。15mMのN(C8H17)4Br溶液を用いた時が最も吸光度が高く、このことは、金ナノ微粒子のコーティング量が最も大きいことを示している。
実施例3
全容量5mLの時に6mMとなるようにHAuCl4水溶液を0.9mL、9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、激しく攪拌し、その中に全量5mLの時に15mMとなるようにN(C8H17)4Brのトルエン溶液を3.9mL加えた。この時、N(C8H17)4Brを加えることによって黄色い溶液が赤っぽい色へと変化した。10分間激しく攪拌させた後、全量5mLの時に図3に記載した濃度(0、0.05、0.1、0.3、1、5mM)となるようにHS(CH2)10SHを0.1mL加え、更に10分間激しく攪拌した。全量5mLの時に、10mMとなるようにNaBH4を0.1mL、そこへゆっくりと加えると、溶液は赤っぽい色から青黒い色へと変化した。そのまま、30分間激しく攪拌し、静置することで有機相と水相とを分離させた後、有機相を9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、更に、その有機相に対して18mm×9mmに切断したカバーガラスを浸積した。遮光下、20時間後、カバーガラスおよびサンプル瓶の内壁には、金ナノ微粒子が青黒くコーティングされていた。金ナノ微粒子コーティングカバーガラスをメタノールで洗浄後、UV/VISスペクトルを測定した。このUV/VISスペクトルを図3に示した。0.1mMのHS(CH2)10SH溶液を用いた時が最も吸光度が高く、このことは、金ナノ微粒子のコーティング量が最も大きいことを示している。
全容量5mLの時に6mMとなるようにHAuCl4水溶液を0.9mL、9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、激しく攪拌し、その中に全量5mLの時に15mMとなるようにN(C8H17)4Brのトルエン溶液を3.9mL加えた。この時、N(C8H17)4Brを加えることによって黄色い溶液が赤っぽい色へと変化した。10分間激しく攪拌させた後、全量5mLの時に図3に記載した濃度(0、0.05、0.1、0.3、1、5mM)となるようにHS(CH2)10SHを0.1mL加え、更に10分間激しく攪拌した。全量5mLの時に、10mMとなるようにNaBH4を0.1mL、そこへゆっくりと加えると、溶液は赤っぽい色から青黒い色へと変化した。そのまま、30分間激しく攪拌し、静置することで有機相と水相とを分離させた後、有機相を9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、更に、その有機相に対して18mm×9mmに切断したカバーガラスを浸積した。遮光下、20時間後、カバーガラスおよびサンプル瓶の内壁には、金ナノ微粒子が青黒くコーティングされていた。金ナノ微粒子コーティングカバーガラスをメタノールで洗浄後、UV/VISスペクトルを測定した。このUV/VISスペクトルを図3に示した。0.1mMのHS(CH2)10SH溶液を用いた時が最も吸光度が高く、このことは、金ナノ微粒子のコーティング量が最も大きいことを示している。
実施例4
全容量5mLの時に6mMとなるようにHAuCl4水溶液を0.9mL、9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、激しく攪拌し、その中に全量5mLの時に15mMとなるようにN(C8H17)4Brのトルエン溶液を3.9mL加えた。この時、N(C8H17)4Brを加えることによって黄色い溶液が赤っぽい色へと変化した。10分間激しく攪拌させた後、全量5mLの時に0.1mMとなるようにHS(CH2)10SHを0.1mL加え、更に10分間激しく攪拌した。全量5mLの時に、図4に記載した濃度(1、3、7、10、20、30、100mM)となるようにNaBH4を0.1mL、そこへゆっくりと加えると、溶液は赤っぽい色から青黒い色へと変化した。そのまま、30分間激しく攪拌し、静置することで有機相と水相とを分離させた後、有機相を9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、更に、その有機相に対して18mm×9mmに切断したカバーガラスを浸積した。遮光下、20時間後、カバーガラスおよびサンプル瓶の内壁には、金ナノ微粒子が青黒くコーティングされていた。金ナノ微粒子コーティングカバーガラスをメタノールで洗浄後、UV/VISスペクトルを測定した。このUV/VISスペクトルを図4に示した。10mMのNaBH4溶液を用いた時が最も吸光度が高く、このことは、金ナノ微粒子のコーティング量が最も大きいことを示している。
全容量5mLの時に6mMとなるようにHAuCl4水溶液を0.9mL、9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、激しく攪拌し、その中に全量5mLの時に15mMとなるようにN(C8H17)4Brのトルエン溶液を3.9mL加えた。この時、N(C8H17)4Brを加えることによって黄色い溶液が赤っぽい色へと変化した。10分間激しく攪拌させた後、全量5mLの時に0.1mMとなるようにHS(CH2)10SHを0.1mL加え、更に10分間激しく攪拌した。全量5mLの時に、図4に記載した濃度(1、3、7、10、20、30、100mM)となるようにNaBH4を0.1mL、そこへゆっくりと加えると、溶液は赤っぽい色から青黒い色へと変化した。そのまま、30分間激しく攪拌し、静置することで有機相と水相とを分離させた後、有機相を9mLのガラス製サンプル瓶の中に入れ、更に、その有機相に対して18mm×9mmに切断したカバーガラスを浸積した。遮光下、20時間後、カバーガラスおよびサンプル瓶の内壁には、金ナノ微粒子が青黒くコーティングされていた。金ナノ微粒子コーティングカバーガラスをメタノールで洗浄後、UV/VISスペクトルを測定した。このUV/VISスペクトルを図4に示した。10mMのNaBH4溶液を用いた時が最も吸光度が高く、このことは、金ナノ微粒子のコーティング量が最も大きいことを示している。
本発明のコーティング方法は、特殊な装置を必要とせず、適度な時間で微粒子を固体表面に固定化でき、低価格な試薬が使用でき、反応の制御がしやすく、光が利用できない環境下でも固定化でき、低コストで生産でき、広い領域に対して均一に微粒子をコーティングすることができるので、金属微粒子を固体基板上に固定化する方法、例えば、光ファイバーの内面に金ナノ微粒子をコーティングする方法や、クロマトグラフィー用担体、センサー、ガラスキャピラリー内壁、マイクロチップデバイス、マイクロアレイ、DNAチップなどの表面修飾に応用することが出来る。
Claims (10)
- 少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物を結合させた金属又は金属化合物の微粒子を、遮光下、又はレーザー以外の光の照射下、固体材料と接触させることを特徴とする金属又は金属化合物の微粒子で固体材料表面をコーティングする方法。
- 金属又は金属化合物が、金、銀、銅、鉄、鉛、水銀、酸化銀、酸化鉄、及び酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載の方法。
- 金属又は金属化合物が、テトラクロロ金(III)酸水和物とテトラ−n−オクチルアンモニウムブロミドの反応生成物である請求項1記載の方法。
- 少なくとも2個のメルカプト基を有する化合物がジチオール化合物である請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
- ジチオール化合物がアルキルジチオール化合物である請求項4記載の方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載の方法により金属又は金属化合物の微粒子でコーティングした固体材料表面を他のチオール化合物と接触させて置換させる方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載の方法により金属又は金属化合物の微粒子でコーティングした固体材料表面のクロマトグラフィーの分離場としての使用。
- 固体材料が、ガラス、酸化ケイ素、石英、高分子、金属又は合金を含む請求項7記載の使用。
- 固体材料が、板状、破砕状、管状又は球状である請求項7又は8記載の使用。
- 固体材料が、クロマトグラフィー用担体、センサー、ガラスキャピラリー内壁、マイクロチップデバイス、マイクロアレイ又はDNAチップである請求項7〜9のいずれか1項記載の使用。
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