JP2005125280A - Device and method for manufacturing fine particle - Google Patents

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Hiroyuki Nakamura
浩之 中村
Masaya Miyazaki
真佐也 宮崎
Yoshiko Yamaguchi
佳子 山口
Kenichi Yamashita
健一 山下
Hajime Shimizu
肇 清水
Hideaki Maeda
英明 前田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for manufacturing fine particles capable of stably and continuously manufacturing the fine particles. <P>SOLUTION: In the device for manufacturing the fine particles, the fine particles are continuously manufactured by making a precursor-containing solution pass through a micro-channel 6. The inner wall of the micro-channel 6, of which the surface is decorated by functional groups or the like, is controlled in the hydrophilicity, the hydrophobicity or the surface electric-charge. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ナノメートルオーダーの微粒子を連続的に製造する微粒子製造装置および微粒子製造方法に関するものである。   The present invention relates to a fine particle production apparatus and a fine particle production method for continuously producing fine particles of nanometer order.

ナノメートルオーダーの微粒子(ナノ粒子)は、安定な単色蛍光粒子、磁性粒子等への単独利用の他にも、波長可変発光ダイオード、単一粒子トランジスタ、超高密度磁性記憶媒体などのビルディングブロックとして注目を集めている。   Nanometer-order fine particles (nanoparticles) can be used alone as stable monochromatic fluorescent particles and magnetic particles, as well as building blocks such as wavelength-tunable light-emitting diodes, single-particle transistors, and ultra-high-density magnetic storage media. It attracts attention.

最近は、特に技術進歩とともに微粒子の応用も広がってきており、その需要は増大してきている。これまで、上記微粒子の材質としては、金や白金、ニッケル等の金属;白金鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、セレン化カドミウム、硫化亜鉛等の化合物;等が報告されており、これら様々な材質からなる微粒子の合成方法(製造方法)も、均一沈殿法、水熱合成法、ホットソープ法等多岐にわたる。   Recently, the application of fine particles has been spreading especially with technological progress, and the demand has been increasing. So far, as the material of the fine particles, metals such as gold, platinum and nickel; compounds such as platinum iron, titanium oxide, zinc oxide, cadmium selenide and zinc sulfide; have been reported. There are a wide variety of fine particle synthesis methods (manufacturing methods) such as a uniform precipitation method, a hydrothermal synthesis method, and a hot soap method.

一般に微粒子を製造する際には、粒子径を小さくするために多数の核を生成させる必要があるので、製造時に前駆体濃度を急激に上昇させることが必要となる。このため、反応系内での温度や前駆体濃度が不均一になるのを避けられない。しかしこのような不均一性は、得られる粒子の粒度分布等に非常に大きく影響する。特に、スケールアップを行った場合は、このような温度や前駆体濃度の不均一はより一層生じやすくなる。一般に微粒子の大量合成は非常に難しく、特に連続合成は非常に難しい。   In general, when producing fine particles, it is necessary to generate a large number of nuclei in order to reduce the particle diameter. Therefore, it is necessary to rapidly increase the precursor concentration during production. For this reason, it is inevitable that the temperature and the precursor concentration in the reaction system become non-uniform. However, such non-uniformity greatly affects the particle size distribution of the resulting particles. In particular, when scale-up is performed, such nonuniformity of temperature and precursor concentration is more likely to occur. In general, mass synthesis of fine particles is very difficult, and continuous synthesis is particularly difficult.

これまでナノメートルオーダーの粒子を製造する際、生成粒子の粒径を制御するために、原料及び共存する界面活性剤等の有機分子の種類を適切に選択し、反応温度および反応時間を制御して粒子を前駆体の分解速度を制御する方法が多く取られてきた。しかし、この方法による粒子の合成を従来の反応装置で行うと、反応温度および反応時間の精密な制御が難しくなり、本来は短い時間済む反応についても、意図的に反応時間を長くする必要がある。   Until now, when producing nanometer-order particles, in order to control the particle size of the generated particles, the type of organic molecules such as raw materials and coexisting surfactants are properly selected, and the reaction temperature and reaction time are controlled. Many methods have been taken to control the decomposition rate of the precursor particles. However, when particles are synthesized by this method using a conventional reactor, precise control of the reaction temperature and reaction time becomes difficult, and it is necessary to intentionally increase the reaction time even for reactions that take a short time. .

一方、本発明者等は、上記微粒子を合成する際の析出条件(反応条件)を良好に制御することが可能で、粒径(粒子径)の制御された微粒子を連続的に製造する技術を開発している(特許文献1参照)。この技術では、上記反応条件として、特に温度、濃度、滞在時間等の条件を正確に制御することが可能なマイクロ流路を有する反応器を用いている。
特開2003−225900(平成15(2003)年8月12日公開)
On the other hand, the present inventors are able to satisfactorily control the precipitation conditions (reaction conditions) when synthesizing the fine particles, and have a technique for continuously producing fine particles having a controlled particle size (particle diameter). It has been developed (see Patent Document 1). In this technique, a reactor having a micro flow channel capable of accurately controlling conditions such as temperature, concentration, residence time and the like is used as the reaction condition.
JP 2003-225900 A (released on August 12, 2003)

しかしながら、上記の反応器では、生成された微粒子のマイクロ流路壁面への析出・付着に起因して、微粒子の収率の低下、微粒子の形態制御性の低下、および上記マイクロ流路の閉塞という問題が見られる。   However, in the reactor described above, due to precipitation and adhesion of the generated fine particles on the wall surface of the microchannel, the yield of the microparticles is decreased, the form controllability of the microparticles is decreased, and the microchannel is blocked. There is a problem.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微粒子を安定して連続製造することができる微粒子製造装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fine particle production apparatus that can stably produce fine particles continuously.

本発明者等は、鋭意研究を続けた結果、マイクロ流路を有する反応器によって微粒子を製造する際、マイクロ流路内壁を表面修飾することにより、生成物がマイクロ流路内壁に析出・付着することを効果的に抑止することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of continual research, the present inventors, as a result of surface modification of the inner wall of the microchannel when producing microparticles with a reactor having a microchannel, the product is deposited and adhered to the inner wall of the microchannel. The present inventors have found that this can be effectively suppressed and have completed the present invention.

すなわち、本発明に係る微粒子製造装置は、上記課題を解決するために、マイクロ流路に前駆体と溶媒とからなる前駆体含有溶液を通過させて微粒子を連続的に製造する微粒子製造装置であって、上記マイクロ流路は、内壁が表面修飾されていることを特徴としている。また、マイクロ流路は、1μm〜5000μmの範囲内の直径を有することが好ましい。   That is, the fine particle production apparatus according to the present invention is a fine particle production apparatus that continuously produces fine particles by passing a precursor-containing solution composed of a precursor and a solvent through a microchannel in order to solve the above problems. The microchannel is characterized in that the inner wall is surface-modified. The microchannel preferably has a diameter in the range of 1 μm to 5000 μm.

上記微粒子製造装置においては、マイクロ流路の内壁は、疎水性であることが好ましい。上記微粒子製造装置においては、マイクロ流路の内壁は、製造される微粒子が有する電荷と同一の符号の表面電荷を有することも好ましい。上記微粒子製造装置においては、マイクロ流路の内壁は、当該内壁および溶媒間の表面エネルギーの差が、当該内壁および製造される微粒子間の表面エネルギーの差よりも小さくなるように表面修飾されていることも好ましい。これらマイクロ流路の内壁は、製造される微粒子の性質、溶媒の性質により適宜選択すればよい。また、特に反応溶液が疎水性の場合、マイクロ流路の内壁に吸着している微量の水分が遊離して微粒子に吸着し、凝集を促すことが見られるが、上記内壁を疎水性にすることにより当該内壁への水分の吸着を抑えることが可能になり、結果的に凝集を抑えることができる。   In the microparticle production apparatus, the inner wall of the microchannel is preferably hydrophobic. In the fine particle production apparatus, it is also preferable that the inner wall of the microchannel has a surface charge having the same sign as the charge of the produced fine particle. In the fine particle production apparatus, the inner wall of the microchannel is surface-modified so that the difference in surface energy between the inner wall and the solvent is smaller than the difference in surface energy between the inner wall and the produced fine particles. It is also preferable. The inner walls of these microchannels may be appropriately selected depending on the properties of the fine particles to be produced and the properties of the solvent. In particular, when the reaction solution is hydrophobic, a small amount of water adsorbed on the inner wall of the microchannel is released and adsorbed on the fine particles, which promotes aggregation. However, the inner wall should be made hydrophobic. Therefore, it becomes possible to suppress the adsorption of moisture to the inner wall, and as a result, aggregation can be suppressed.

また、上記微粒子製造装置においては、マイクロ流路の内壁は、官能基で修飾されていることが好ましい。上記微粒子製造装置においては、マイクロ流路の内壁に、官能基で修飾された粒子層が形成されていることが好ましい。   In the fine particle production apparatus, the inner wall of the microchannel is preferably modified with a functional group. In the fine particle production apparatus, it is preferable that a particle layer modified with a functional group is formed on the inner wall of the microchannel.

上記官能基は、製造される微粒子が有する電荷と同一の符号の電荷を有することが好ましい。上記官能基は、表面修飾された後のマイクロ流路の内壁および溶媒間の表面エネルギーの差を、当該内壁および製造される微粒子間の表面エネルギーの差よりも小さくすることができる基であることも好ましい。上記官能基は、上記溶媒と同等の親水性を有する基であることも好ましい。また、上記官能基としては、水酸基、アルキル基、カルボキシル基、チオール基、アミド基、フルオロアルキル基、シリコーン、あるいはそれらが混合された基等が挙げられる。さらに、上記官能基を直線状に引き延ばした際の長さが0.5nm以上となっていることが好ましい。   The functional group preferably has a charge having the same sign as that of the fine particles to be produced. The functional group is a group capable of making the difference in surface energy between the inner wall of the microchannel after surface modification and the solvent smaller than the difference in surface energy between the inner wall and the fine particles to be produced. Is also preferable. The functional group is preferably a group having hydrophilicity equivalent to that of the solvent. Examples of the functional group include a hydroxyl group, an alkyl group, a carboxyl group, a thiol group, an amide group, a fluoroalkyl group, silicone, or a group in which these are mixed. Furthermore, it is preferable that the length when the functional group is linearly extended is 0.5 nm or more.

上記微粒子製造装置においては、上記マイクロ流路の内壁に、薄膜が形成されていることが好ましい。また、上記薄膜は、高分子からなることが好ましい。   In the fine particle manufacturing apparatus, a thin film is preferably formed on the inner wall of the microchannel. The thin film is preferably made of a polymer.

上記微粒子製造装置においては、上記マイクロ流路としてキャピラリーチューブを用いることが好ましい。また、上記キャピラリーチューブはガラス製であることが好ましい。   In the microparticle production apparatus, it is preferable to use a capillary tube as the microchannel. The capillary tube is preferably made of glass.

本発明に係る微粒子製造方法は、上記の課題を解決するために、微粒子を連続的に製造する微粒子製造方法であって、マイクロ流路の内壁を表面修飾した後、前駆体と溶媒とからなる前駆体含有溶液を、上記マイクロ流路内に連続的に供給して、上記前駆体含有溶液を反応させることを特徴としている。また、上記マイクロ流路は、1μm〜5000μmの範囲内の直径を有することが好ましい。   The fine particle production method according to the present invention is a fine particle production method for continuously producing fine particles in order to solve the above-mentioned problem, and comprises a precursor and a solvent after surface modification of the inner wall of a microchannel. The precursor-containing solution is continuously supplied into the microchannel, and the precursor-containing solution is reacted. The microchannel preferably has a diameter in the range of 1 μm to 5000 μm.

上記微粒子製造方法においては、表面修飾により、マイクロ流路の内壁を、疎水性にすることが好ましい。また、表面修飾により、マイクロ流路の内壁を、製造される微粒子が有する電荷と同一の符号の表面電荷にすることも好ましい。またさらに、表面修飾されたマイクロ流路の内壁および溶媒間の表面エネルギーの差は、当該内壁および製造される微粒子間の表面エネルギーの差よりも小さくなるように、当該内壁を表面修飾することも好ましい。   In the fine particle manufacturing method, it is preferable to make the inner wall of the microchannel hydrophobic by surface modification. It is also preferable to make the inner wall of the microchannel into a surface charge having the same sign as the charge of the manufactured microparticles by surface modification. Furthermore, the inner wall may be modified so that the difference in surface energy between the inner wall of the surface-modified microchannel and the solvent is smaller than the difference in surface energy between the inner wall and the produced microparticles. preferable.

上記微粒子製造装置においては、カップリング剤を用いてマイクロ流路の内壁を表面修飾することが好ましい。また、上記カップリング剤は、その分子を直線上に引き延ばしたときの長さが0.5nm以上となっていることが好ましい。さらに、アルコキシシランを用いてマイクロ流路の内壁を表面修飾することも好ましい。高分子をマイクロ流路の内壁に塗布して表面修飾することも好ましい。また、上記高分子としてフッ素系樹脂、ポリイミド、またはポリプロピレンが挙げられる。   In the fine particle production apparatus, it is preferable to modify the surface of the inner wall of the microchannel using a coupling agent. The coupling agent preferably has a length of 0.5 nm or more when the molecule is stretched on a straight line. Furthermore, it is also preferable to surface-modify the inner wall of the microchannel using alkoxysilane. It is also preferable to apply a polymer to the inner wall of the microchannel to modify the surface. In addition, examples of the polymer include fluorine-based resin, polyimide, and polypropylene.

また、上記微粒子製造装置においては、界面活性剤を含む溶液をマイクロ流路に流すことにより表面修飾することも好ましい。さらに、上記微粒子製造装置においては、ゾル・ゲル法を用いてマイクロ流路の内壁に薄膜を形成して表面修飾することも好ましい。表面修飾された粒子層をマイクロ流路の内壁に形成することにより表面修飾するも好ましい。   In the fine particle production apparatus, it is also preferable to modify the surface by flowing a solution containing a surfactant through the microchannel. Furthermore, in the fine particle production apparatus, it is also preferable to modify the surface by forming a thin film on the inner wall of the microchannel using a sol-gel method. It is also preferable to modify the surface by forming a surface-modified particle layer on the inner wall of the microchannel.

本発明にかかる微粒子製造装置および微粒子製造方法によれば、マイクロ流路の内壁が表面修飾されているため、製造される微粒子がマイクロ流路の内壁に析出・付着しにくくなっている。これにより、マイクロ流路の閉塞を抑制することができ、微粒子を連続して大量に製造することができる。また、微粒子の収率の低下、微粒子の形態制御性の低下を防止することができる。   According to the fine particle production apparatus and the fine particle production method of the present invention, the inner wall of the microchannel is surface-modified, so that the produced microparticles are difficult to deposit and adhere to the inner wall of the microchannel. Thereby, blockage | closure of a microchannel can be suppressed and microparticles | fine-particles can be manufactured in large quantities continuously. Further, it is possible to prevent a decrease in the yield of fine particles and a decrease in the form controllability of the fine particles.

本発明の一実施形態の微粒子製造装置について図1に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。本実施の形態の微粒子製造装置では、2種類の粒子形成用前駆体(前駆体)を含む溶液(前駆体含有溶液A・B)を用いて、微粒子を形成する場合を例にとって説明する。   A microparticle production apparatus according to an embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. Note that the present invention is not limited to this. In the fine particle manufacturing apparatus of the present embodiment, a case where fine particles are formed using a solution (precursor containing solutions A and B) containing two types of particle forming precursors (precursors) will be described as an example.

本発明の微粒子製造装置により製造される微粒子とは、ナノメートルオーダー(1〜1000nm)の粒径を有している微粒子(ナノ粒子)であれば特に限定されるものではない。上記微粒子の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、チタニア(アナターゼ型等)、酸化亜鉛等の酸化物;セレン化カドミウム、硫化カドミウム、硫化亜鉛等のカルコゲナイト化合物;金、銀、白金、パラジウム、コバルト、ニッケル等の金属;シリコン、ゲルマニウム等の半金属(半導体);ポリスチレン等の高分子化合物;等を挙げることができる。   The fine particles produced by the fine particle production apparatus of the present invention are not particularly limited as long as they are fine particles (nanoparticles) having a particle size of nanometer order (1 to 1000 nm). The material of the fine particles is not particularly limited. For example, titania (anatase type, etc.), oxides such as zinc oxide; chalcogenite compounds such as cadmium selenide, cadmium sulfide, zinc sulfide; gold, silver, Examples thereof include metals such as platinum, palladium, cobalt, and nickel; semimetals (semiconductors) such as silicon and germanium; polymer compounds such as polystyrene; and the like.

本実施の形態にかかる微粒子製造装置は、図1に示すように、シリンジポンプ(供給器)1・2、マイクロ反応器3、および回収容器4を備え、これらが配管5によって接続されている構成である。また、上記マイクロ反応器3は、マイクロ流路6および加熱部(温度調整手段)7を備えている。   As shown in FIG. 1, the fine particle production apparatus according to the present embodiment includes syringe pumps (feeders) 1 and 2, a microreactor 3, and a collection container 4, and these are connected by a pipe 5. It is. The microreactor 3 includes a microchannel 6 and a heating unit (temperature adjusting means) 7.

なお、上記粒子形成用前駆体とは、微粒子そのものではなく、反応(例えば、加熱若しくは混合により粉状の固体を形成する反応、複数の可溶性化合から不溶性化合物を析出させる反応、1種の可溶性化合物を熱分解して粉末状化合物を生成させる反応等)によって微粒子が形成される物質である。また、上記粒子形成用前駆体は、溶媒に溶解または分散されてなる溶液または分散液として用いられることが好ましい。なお、本明細書では、分散液も溶液の概念に含めることとする。これにより、粒子形成用前駆体をマイクロ流路に対して連続的に供給することができるとともに、混合も効率的かつ円滑に行うことができる。ここで用いられる溶媒は特に限定されるものではなく、微粒子が合成する反応に好適な公知の溶媒を適宜選択すればよい。具体的には、例えば、水または水溶液;ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン等の非極性有機溶媒;ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の極性有機溶媒を挙げることができるが特に限定されるものではない。これら溶媒は単独で用いてもよいし、2種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。   The above particle forming precursor is not a fine particle itself, but a reaction (for example, a reaction that forms a powdered solid by heating or mixing, a reaction that precipitates an insoluble compound from a plurality of solubilized compounds, one kind of soluble compound) A substance in which fine particles are formed by, for example, a reaction in which a powdery compound is generated by thermal decomposition of The particle forming precursor is preferably used as a solution or dispersion obtained by dissolving or dispersing in a solvent. In the present specification, the dispersion is also included in the concept of the solution. Accordingly, the particle forming precursor can be continuously supplied to the microchannel, and mixing can be performed efficiently and smoothly. The solvent used here is not particularly limited, and a known solvent suitable for the reaction of synthesizing fine particles may be appropriately selected. Specific examples include water or aqueous solutions; nonpolar organic solvents such as hexane, cyclohexane, and toluene; polar organic solvents such as dimethylsulfoxide and dimethylformamide, but are not particularly limited. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

上記シリンジポンプ1には前駆体含有溶液Aが、シリンジポンプ2には前駆体含有溶液Bが投入されている。これら前駆体含有溶液A・Bは、上記シリンジポンプ1・2により配管5を介してマイクロ反応器3に連続的に供給される。上記前駆体含有溶液A・Bは、上記マイクロ反応器3にて、反応して微粒子が製造(合成)される。上記微粒子は、マイクロ流路6から配管5を介して、回収容器4に回収される。なお、このマイクロ反応器3では、必要に応じて加熱装置7により温度を制御することができるようになっている。   The syringe pump 1 is charged with the precursor-containing solution A, and the syringe pump 2 is charged with the precursor-containing solution B. These precursor-containing solutions A and B are continuously supplied to the microreactor 3 through the pipe 5 by the syringe pumps 1 and 2. The precursor-containing solutions A and B are reacted in the microreactor 3 to produce (synthesize) fine particles. The fine particles are collected in the collection container 4 from the microchannel 6 through the pipe 5. In the microreactor 3, the temperature can be controlled by the heating device 7 as necessary.

上記前駆体含有溶液A・Bが供給されたマイクロ反応器3では、マイクロ流路6において上記前駆体含有溶液A・Bが混合されて前駆体を反応させるか、または、前駆体含有溶液を層流として前駆体を反応させることにより、微粒子が製造される。   In the microreactor 3 to which the precursor-containing solution A / B is supplied, the precursor-containing solution A / B is mixed in the microchannel 6 to react the precursor, or the precursor-containing solution is layered. Fine particles are produced by reacting the precursor as a stream.

ここで、本実施の形態にかかる微粒子製造装置では、上記マイクロ流路6における内壁に表面修飾(表面処理)が施されている。上記表面修飾とは、官能基による修飾、官能基で修飾した粒子層の形成、あるいは機能性材料層の形成等である。この表面修飾により、合成される微粒子のマイクロ流路の内壁への析出・付着が抑制されている。   Here, in the microparticle manufacturing apparatus according to the present embodiment, the inner wall of the microchannel 6 is subjected to surface modification (surface treatment). The surface modification includes modification with a functional group, formation of a particle layer modified with a functional group, or formation of a functional material layer. By this surface modification, precipitation and adhesion of the synthesized fine particles to the inner wall of the microchannel are suppressed.

また、上記マイクロ流路の内壁を修飾する官能基としては、特に限定されるものではなく、表面修飾された後のマイクロ流路の内壁および溶媒間の表面エネルギーの差を、当該内壁および製造される微粒子間の表面エネルギーの差よりも小さくすることができる基であればよい。具体的には、一般に表面改質に用いられる官能基、例えば、水酸基、アルキル基、カルボキシル基、チオール基、アミド基、フルオロアルキル基、シリコーンやポリエチレングリコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、あるいはそれらが混合された基等が挙げられる。これら官能基は、製造される微粒子の性質に応じて適宜選択すればよい。   In addition, the functional group for modifying the inner wall of the microchannel is not particularly limited, and the difference in surface energy between the inner wall of the microchannel and the solvent after the surface modification is determined. Any group that can be made smaller than the difference in surface energy between the fine particles is acceptable. Specifically, functional groups generally used for surface modification, such as hydroxyl group, alkyl group, carboxyl group, thiol group, amide group, fluoroalkyl group, silicone, polyethylene glycol, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, or Examples include a mixed group. These functional groups may be appropriately selected according to the properties of the fine particles to be produced.

さらに、上記官能基においては、当該官能基を直線状に引き延ばした際の長さが0.5nm、より好ましくは10nm、さらに好ましくは100nm以上となっていることが好ましい。内壁を修飾する官能基の分子サイズがこの下限以上であれば、分子鎖の体積排除効果の発現や、管壁の材質の表面をより効果的な隠蔽により、表面特性の改質の効果が向上し、より効果的に粒子と壁面との付着をおさえることが容易になる。なお、上限については特に限定されるものではない。   Furthermore, in the said functional group, when the said functional group is extended linearly, it is preferable that the length is 0.5 nm, More preferably, it is 10 nm, More preferably, it is 100 nm or more. If the molecular size of the functional group that modifies the inner wall is equal to or greater than this lower limit, the effect of modifying the surface properties is improved by manifesting the volume exclusion effect of the molecular chain and more effectively concealing the surface of the tube wall material. In addition, it becomes easier to suppress the adhesion between the particles and the wall surface more effectively. The upper limit is not particularly limited.

ここで、製造される微粒子がマイクロ流路の内壁に析出・付着する際、該微粒子とマイクロ流路の内壁および溶媒との相互作用が問題になる。   Here, when the produced microparticles are deposited and adhered to the inner wall of the microchannel, the interaction between the microparticles, the inner wall of the microchannel and the solvent becomes a problem.

例えば、マイクロ流路の内壁が親水性であり、生成された微粒子表面に水酸基と反応する金属イオン等を有する場合、マイクロ流路の内壁の水分もしくは水酸基が、生成された微粒子表面と反応して、微粒子がマイクロ流路の内壁に析出・付着しやすい。これに対し、マイクロ流路の内壁が疎水性の場合、マイクロ流路の内壁に水分もしくは水酸基がほとんどないため、微粒子のマイクロ流路の内壁への付着を抑制することができる。あるいは、反応溶液が疎水性の場合、マイクロ流路の内壁に吸着している微量の水分が遊離して微粒子に吸着し、凝集を促すことが見られる。そこで、マイクロ流路の内壁を疎水性にすることにより、当該内壁への水分の吸着を抑えることが可能になり、結果的に凝集を抑えることができる。   For example, when the inner wall of the microchannel is hydrophilic and the generated fine particle surface has metal ions that react with hydroxyl groups, the moisture or hydroxyl group on the inner wall of the microchannel reacts with the generated fine particle surface. Fine particles are likely to deposit and adhere to the inner wall of the microchannel. On the other hand, when the inner wall of the microchannel is hydrophobic, since there is almost no moisture or hydroxyl group on the inner wall of the microchannel, the adhesion of fine particles to the inner wall of the microchannel can be suppressed. Alternatively, when the reaction solution is hydrophobic, it can be seen that a small amount of water adsorbed on the inner wall of the microchannel is liberated and adsorbed on the fine particles to promote aggregation. Therefore, by making the inner wall of the microchannel hydrophobic, it becomes possible to suppress the adsorption of moisture to the inner wall, and as a result, aggregation can be suppressed.

さらに、例えば、溶液中で析出した粒子がマイクロ流路の内壁の表面電荷と異なる電荷をもつと、互いに引き合うため、マイクロ流路にマイクロ流路内に付着しやすい。これに対し、溶液中で析出した微粒子がマイクロ流路の内壁と同一の符号を持つと、互いに反発するため、微粒子のマイクロ流路の内壁への付着を抑制することができる。したがって、上記官能基は、製造される微粒子が有する電荷と同一の符号の電荷を有することが好ましい。   Furthermore, for example, if particles precipitated in the solution have a charge different from the surface charge of the inner wall of the microchannel, they attract each other, and therefore easily adhere to the microchannel. On the other hand, if the fine particles precipitated in the solution have the same sign as the inner wall of the microchannel, they repel each other, so that the adhesion of the particles to the inner wall of the microchannel can be suppressed. Therefore, the functional group preferably has a charge having the same sign as that of the fine particles to be produced.

またさらに、例えば、溶液中で析出した微粒子がマイクロ流路の内壁と溶媒(媒体)との中間的な親水性を持つ、つまり上記微粒子の親水性がマイクロ流路の内壁の親水性に近いため、マイクロ流路内に付着しやすい。これに対し、マイクロ流路の内壁と溶媒とがほぼ同様の親水性を持つ場合、内壁/溶媒間の表面エネルギーのほうが内壁/微粒子間の表面エネル、つまり溶液中で析出した微粒子の親水性がマイクロ流路の内壁の親水性と離れている(微粒子は溶媒から析出するので、溶媒と微粒子との親水性は離れている)ため、溶液中で析出した微粒子のマイクロ流路の内壁への付着を抑制することができる。   Still further, for example, the fine particles precipitated in the solution have intermediate hydrophilicity between the inner wall of the microchannel and the solvent (medium), that is, the hydrophilicity of the microparticle is close to the hydrophilicity of the inner wall of the microchannel. , Easy to adhere in the microchannel. On the other hand, when the inner wall of the microchannel and the solvent have almost the same hydrophilicity, the surface energy between the inner wall / solvent is the surface energy between the inner wall / fine particles, that is, the hydrophilicity of the fine particles precipitated in the solution. Since the inner wall of the microchannel is separated from the hydrophilicity (since the microparticles are deposited from the solvent, the hydrophilicity between the solvent and the microparticles is separated), the fine particles deposited in the solution adhere to the inner wall of the microchannel Can be suppressed.

上述した微粒子の内壁への付着を抑制する点は、微粒子が付着する前後の表面エネルギーの差すなわち界面エネルギーの違いにより説明することができる。すなわち、上記内壁および溶媒間の表面エネルギーの差が、当該内壁および微粒子間の表面エネルギーの差よりも小さくなるように、上記内壁が表面修飾されていれば、微粒子の内壁への付着を抑制することができる。   The point of suppressing the adhesion of the fine particles to the inner wall can be explained by the difference in surface energy before and after the fine particles adhere, that is, the difference in interface energy. That is, if the inner wall is surface-modified so that the difference in surface energy between the inner wall and the solvent is smaller than the difference in surface energy between the inner wall and the fine particles, adhesion of fine particles to the inner wall is suppressed. be able to.

より具体的に説明すると、例えば、内壁をW、溶媒をM、微粒子をPとして、これらそれぞれの間の界面エネルギー(表面エネルギーの差)を示すと、内壁/溶媒間の界面エネルギーはγ(W/M)で表され、溶媒/微粒子間の界面エネルギーはγ(M/P)で表され、内壁/微粒子間の界面エネルギーはγ(W/P)で表すことができる。このとき、これら界面エネルギーの関係が次の式(1)に示すような関係にあるとき、理想的には、微粒子の界面への付着を抑制することが可能となる。   More specifically, for example, when the inner wall is W, the solvent is M, and the fine particles are P and the interfacial energy (the difference in surface energy) between them is shown, the interfacial energy between the inner wall and the solvent is γ (W / M), the interfacial energy between the solvent and the fine particles can be represented by γ (M / P), and the interfacial energy between the inner wall and the fine particles can be represented by γ (W / P). At this time, when the relationship between these interfacial energies is as shown in the following equation (1), it is ideally possible to suppress adhesion of fine particles to the interface.

γ(W/M)+γ(M/P)<γ(W/P)・・・(1)
すなわち、内壁/溶媒間の界面エネルギーと溶媒/微粒子間の界面エネルギーとの和が、内壁/微粒子間の界面エネルギーよりも小さい場合、微粒子の付着を抑制することが可能となる。ここで、上記のように微粒子は溶媒から析出するので、溶媒/微粒子間の界面エネルギーは実質的に無視することが可能となる。それゆえ、内壁/溶媒間の界面エネルギー(内壁および溶媒間の表面エネルギーの差)が内壁/微粒子間の界面エネルギー(内壁および微粒子間の表面エネルギーの差)よりも小さくなるように上記内壁が表面修飾されていれば、微粒子の内壁への付着を抑制することができる。
γ (W / M) + γ (M / P) <γ (W / P) (1)
That is, when the sum of the interfacial energy between the inner wall / solvent and the interfacial energy between the solvent / fine particles is smaller than the interfacial energy between the inner wall / fine particles, it is possible to suppress adhesion of the fine particles. Here, since the fine particles are precipitated from the solvent as described above, the interface energy between the solvent and the fine particles can be substantially ignored. Therefore, the inner wall surface is such that the interfacial energy between the inner wall / solvent (the difference in surface energy between the inner wall and the solvent) is smaller than the interfacial energy between the inner wall / fine particles (the difference in surface energy between the inner wall and the fine particles). If it is modified, adhesion of fine particles to the inner wall can be suppressed.

上記マイクロ流路6の内壁への表面修飾は、マイクロ流路の内壁の親水性、疎水性、あるいは表面電荷を調整することができるものであれば特に限定されることなく、一般に用いられる表面改質方法で行うことができる。例えば、オクタデシルトリメトキシシラン等のアルコキシシランを含むシランカップリング剤、チタニウムカップリング剤などのカップリング剤を用いる方法、チオールと貴金属の結合を用いる方法、ゾル・ゲル法により表面に薄膜を塗布する方法、ポリイミドやポリプロピレンなどの高分子膜を塗布する方法、さらに表面修飾を施した粒子をキャピラリーチューブ内の壁面に敷き詰める方法、界面活性剤で処理する方法などを用いることができる。また、例えばキャピラリーチューブに予め表面修飾を施したキャピラリーチューブを用いてもよい。   The surface modification to the inner wall of the microchannel 6 is not particularly limited as long as the hydrophilicity, hydrophobicity, or surface charge of the inner wall of the microchannel can be adjusted. Can be done in a quality way. For example, a silane coupling agent containing an alkoxysilane such as octadecyltrimethoxysilane, a method using a coupling agent such as a titanium coupling agent, a method using a bond between a thiol and a noble metal, or a sol-gel method to coat a thin film on the surface A method, a method of applying a polymer film such as polyimide or polypropylene, a method of spreading the surface-modified particles on the wall surface in the capillary tube, a method of treating with a surfactant, and the like can be used. Further, for example, a capillary tube in which the surface of the capillary tube is previously modified may be used.

なお、カップリング剤を用いてマイクロ流路の内壁を表面修飾する場合には、用いられるカップリング剤は、その分子を直線上に引き延ばしたときの長さが0.5nm以上となっていることが好ましい。これは、上述したように、内壁を修飾する官能基においては、当該官能基を直線状に引き延ばした際の長さが0.5nm以上となっていることが好ましいためである。   When the surface of the inner wall of the microchannel is modified using a coupling agent, the coupling agent used should have a length of 0.5 nm or more when the molecules are stretched on a straight line. Is preferred. This is because, as described above, in the functional group for modifying the inner wall, the length when the functional group is linearly extended is preferably 0.5 nm or more.

このマイクロ流路6は、マイクロ反応器3の主要構成要素であり、マイクロ反応器そのものであると見なすこともできる。このマイクロ流路は、流体の流れが層流を保つものであれば特に限定されるものではないが、好ましくは、その直径が1〜5000μm、さらに好ましくは50〜1000μmの範囲内となっている。   The microchannel 6 is a main component of the microreactor 3 and can be regarded as the microreactor itself. The microchannel is not particularly limited as long as the fluid flow maintains a laminar flow, but preferably has a diameter in the range of 1 to 5000 μm, more preferably in the range of 50 to 1000 μm. .

マイクロ流路6の直径を小さくすると、表面積に対するマイクロ流路の容量が小さく、また、チャネル自身の代表長さも小さくなる。そのため、微粒子を合成する際の反応条件を正確に制御することができる。例えば、小さい熱容量に由来する反応温度の制御の正確さ、短い拡散距離に依存する前駆体濃度の制御の正確さを非常に優れたものとすることができる。   When the diameter of the micro flow path 6 is reduced, the capacity of the micro flow path with respect to the surface area is reduced, and the representative length of the channel itself is also reduced. Therefore, the reaction conditions when synthesizing the fine particles can be accurately controlled. For example, the accuracy of controlling the reaction temperature derived from a small heat capacity and the accuracy of controlling the precursor concentration depending on a short diffusion distance can be made very excellent.

このように、マイクロ流路の直径を1〜5000μmの範囲内とすることにより、上記反応条件の制御を優れたものとできることから、反応時間を短くしても微粒子を合成することが可能となる。そのため、マイクロ流路を用いて微粒子を製造する際に、その生産性を向上させることができる。   In this way, by setting the diameter of the microchannel within the range of 1 to 5000 μm, the above reaction conditions can be excellently controlled, so that it is possible to synthesize fine particles even if the reaction time is shortened. . Therefore, when manufacturing microparticles using a microchannel, the productivity can be improved.

ただし、マイクロ流路の直径を1μm未満とすると、合成時のマイクロ流路内での圧力損失が大きくなる。そのため、微粒子の生産性が低下し、また合成に関する操作も困難となる。一方、反応を加熱により行う場合には、マイクロ流路の直径を5000μm超とすると、マイクロ流路の容量(体積)に対するマイクロ流路の表面積が小さくなる。それゆえ、反応温度の正確な制御が困難となる。それゆえ、マイクロ流路の直径は1〜5000μmの範囲内であることが好ましい。   However, if the diameter of the microchannel is less than 1 μm, the pressure loss in the microchannel during synthesis increases. As a result, the productivity of the fine particles is lowered, and the operation relating to the synthesis becomes difficult. On the other hand, when the reaction is carried out by heating, if the diameter of the microchannel exceeds 5000 μm, the surface area of the microchannel with respect to the capacity (volume) of the microchannel is reduced. Therefore, accurate control of the reaction temperature becomes difficult. Therefore, the diameter of the microchannel is preferably in the range of 1 to 5000 μm.

マイクロ流路の具体的な構成は、上記直径以外特に限定されるものではない。例えば、マイクロ流路の長さとしては、1cm〜100mの範囲内、さらに好ましくは4cm〜30mの範囲内であれば、反応条件がより制御しやすくなるが特に限定されるものではない。   The specific configuration of the microchannel is not particularly limited except for the above diameter. For example, as long as the length of the microchannel is within a range of 1 cm to 100 m, more preferably within a range of 4 cm to 30 m, the reaction conditions are more easily controlled, but are not particularly limited.

上記マイクロ流路としては、マイクロキャピラリーを用いることができる。この場合は、当該マイクロキャピラリーの壁、すなわちキャピラリーチューブの管壁の厚さは薄い方が好ましい。具体的には、例えば、10μm〜3mmの範囲内のものを望ましく用いることができるが特に限定されるものではない。上記管壁が上記の範囲内であれば、温度制御をより精密とすることができる。   A microcapillary can be used as the microchannel. In this case, it is preferable that the wall of the microcapillary, that is, the tube wall of the capillary tube is thin. Specifically, for example, a material within the range of 10 μm to 3 mm can be desirably used, but is not particularly limited. If the tube wall is within the above range, temperature control can be made more precise.

また、マイクロ流路となる具体的な部材の構成や材質も特に限定されるものではない。例えば、キャピラリーチューブをマイクロ流路として用いる場合、このキャピラリーチューブの材質としては、表面修飾することができるものであれば特に限定されるものではなく、各種ガラス;各種金属(合金を含む);ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエステル、フッ素樹脂等の樹脂類;等を挙げることができる。   Moreover, the structure and material of the specific member used as a microchannel are not specifically limited. For example, when a capillary tube is used as a microchannel, the material of the capillary tube is not particularly limited as long as it can be surface-modified, various glasses; various metals (including alloys); polyolefin And resins such as polyvinyl chloride, polyamide, polyester, and fluororesin.

上記では、供給器として、シリンジポンプを用いる例を挙げたが、これに限定されることなく、一般的なポンプを用いることができ、無脈動ポンプ等、脈動の少ないポンプを用いることが望ましい。   In the above example, a syringe pump is used as the feeder. However, the present invention is not limited to this, and a general pump can be used. It is desirable to use a pump with less pulsation such as a non-pulsating pump.

また、上記では、シリンジポンプ1・2を用いて前駆体含有溶液を混合する場合について述べたが、予め前駆体含有溶液を混合した混合溶液を、1つのシリンジポンプを用いてマイクロ反応器に供給してもよい。また、3種以上の前駆体含有溶液を、それぞれシリンジポンプにてマイクロ反応器に供給してもよい。この場合、マイクロ流路における反応時間および前駆体の濃度の均一性を保つために、特に反応温度への加熱後に前駆体含有溶液を混合する場合は、混合された前駆体含有溶液の供給はできる限り急速かつ均一に行う必要がある。そのため、上記3種以上の前駆体含有溶液を混合する混合手段で混合してマイクロ反応器に供給してもよい。この混合器のより具体的な構成としては特に限定されるものではないが、混合体積の小さいマイクロミキサー、ミキシングチューブ、超音波を利用する混合機等を用いることができる。   Moreover, although the case where the precursor containing solution was mixed using the syringe pumps 1 and 2 was described above, the mixed solution obtained by mixing the precursor containing solution in advance is supplied to the microreactor using one syringe pump. May be. Moreover, you may supply 3 or more types of precursor containing solutions to a micro reactor with a syringe pump, respectively. In this case, in order to keep the reaction time and the concentration of the precursor in the microchannel uniform, especially when the precursor-containing solution is mixed after heating to the reaction temperature, the mixed precursor-containing solution can be supplied. It must be done as quickly and uniformly as possible. Therefore, you may mix with the mixing means which mixes the said 3 or more types of precursor containing solution, and you may supply to a micro reactor. A more specific configuration of the mixer is not particularly limited, but a micromixer having a small mixing volume, a mixing tube, a mixer using ultrasonic waves, or the like can be used.

また、加熱部6の具体的な構成は特に限定されるものではないが、例えば、オイルバス、ヒーティングブロック、電気炉、赤外線加熱装置、レーザー光線、キセノンランプ等、一般的な加熱装置を好適に用いることができる。また、加熱部6による加熱後の冷却を、何らかの冷却部を設けて行ってもよい。冷却部の具体的な構成は特に限定されるものではないが、例えば、空冷、水冷、油冷装置等、一般的な冷却装置を好適に用いることができる。さらに、上記加熱部6および冷却部としては、マイクロ流路6内を部分的に加熱および冷却できる構成のものを用いてもよい。具体的には、例えば、小型の発熱素子、ペルチェ素子等を流路の周りに配置したり、外部から電磁波を照射したりする構成を挙げることができる。   In addition, the specific configuration of the heating unit 6 is not particularly limited. For example, a general heating device such as an oil bath, a heating block, an electric furnace, an infrared heating device, a laser beam, a xenon lamp, or the like is preferably used. Can be used. Further, the cooling after heating by the heating unit 6 may be performed by providing some cooling unit. Although the specific structure of a cooling part is not specifically limited, For example, common cooling devices, such as an air cooling, a water cooling, and an oil cooling device, can be used suitably. Further, as the heating unit 6 and the cooling unit, those having a configuration capable of partially heating and cooling the inside of the microchannel 6 may be used. Specifically, for example, a configuration in which a small heating element, a Peltier element, or the like is arranged around the flow path or an electromagnetic wave is irradiated from the outside can be given.

以下に、本発明の一実施例を詳細に説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to this embodiment.

〔実施例1:CdSe微粒子の製造〕
マイクロ流路として、以下の1)〜4)のキャピラリーチューブ(内径200μm、長さ1mのガラス製のキャピラリーチューブを使用)を用いた微粒子製造装置を作製した。
1)内壁をシランカップリング剤(オクタデシルトリメトキシシラン)で処理したキャピラリーチューブ
2)内壁をフッ素系コート剤(ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン)で処理したキャピラリーチューブ
3)内壁がメチル基により予め不活性化処理してあるキャピラリーチューブ(GLサイエンス製、フューズドシリカキャピラリーチューブ(不活性処理チューブ))
4)表面処理を施していない未処理のキャピラリーチューブ
まず、これら1)〜4)のキャピラリーチューブの内壁における空気中での水に対する接触角を調べた。その結果を表1に示す。
[Example 1: Production of CdSe fine particles]
A microparticle production apparatus using the following capillary tubes 1) to 4) (using a glass capillary tube having an inner diameter of 200 μm and a length of 1 m) was prepared.
1) Capillary tube whose inner wall is treated with a silane coupling agent (octadecyltrimethoxysilane) 2) Capillary tube whose inner wall is treated with a fluorine-based coating agent (heptadecafluorodecyltrimethoxysilane) Activated capillary tube (GL Science, fused silica capillary tube (inactive tube))
4) Untreated capillary tube not subjected to surface treatment First, the contact angle to water in the air on the inner wall of the capillary tube of 1) to 4) was examined. The results are shown in Table 1.

Figure 2005125280
Figure 2005125280

表1に示すように、水に対する接触角は、1)>2)>3)>4)となった。つまり、内壁の疎水性も、1)>2)>3)>4)の順であることがわかった。   As shown in Table 1, the contact angle with water was 1)> 2)> 3)> 4). That is, it was found that the hydrophobicity of the inner wall was also in the order of 1)> 2)> 3)> 4).

さらに、上記各マイクロ流路を用いた微粒子製造装置において、CdSe粒子を製造し、各キャピラリーチューブ内へのCdSe微粒子の析出・付着を調べた。   Furthermore, CdSe particles were produced in the fine particle production apparatus using each of the microchannels described above, and the precipitation / adhesion of CdSe fine particles in each capillary tube was examined.

具体的には、各微粒子製造装置において、マイクロ流路を加熱部としてのオイルバスで300℃に調整し、シリンジポンプを用いて前駆体含有溶液を1時間マイクロ流路に通過させた。   Specifically, in each microparticle production apparatus, the microchannel was adjusted to 300 ° C. with an oil bath as a heating unit, and the precursor-containing solution was allowed to pass through the microchannel for 1 hour using a syringe pump.

上記前駆体含有溶液としては、ステアリン酸カドミウム0.68g、トリオクチルフォスフィンオキサイド(TOPO)20g、トリオクチルフォスフィンセレナイド(TOP−Se)2.25g、ステアリン酸20g、およびトリオクチルフォスフィン20gを混合した溶液を用いた。   Examples of the precursor-containing solution include 0.68 g of cadmium stearate, 20 g of trioctylphosphine oxide (TOPO), 2.25 g of trioctylphosphine selenide (TOP-Se), 20 g of stearic acid, and 20 g of trioctylphosphine. A mixed solution was used.

その後、即座にシリンジポンプからマイクロ流路に空気を注入し、マイクロ流路から反応溶液を抜いた。そして、キャピラリーチューブを取り出し、マイクロ流路へのCdSeの析出・付着に起因するマイクロ流路内の黒変部の長さを計測した。その計測結果を表1に示す。表1に示すように、CdSe微粒子の析出・付着による黒変部の長さは、キャピラリーチューブ内壁と水との接触角が大きくなるほど短くなり、特にオクタデシルトリメトキシシランで処理した場合には、黒変部は見られなかった。よって、上記のように、キャピラリーチューブ内壁を疎水性にすることにより、あるいは、親水性を調整することにより、キャピラリーチューブへのCdSe微粒子の析出・付着を防止することができることがわかった。つまり、キャピラリーチューブ内壁の表面修飾により、キャピラリーチューブへのCdSe微粒子の析出・付着を防止することができることがわかった。   Thereafter, air was immediately injected from the syringe pump into the microchannel, and the reaction solution was removed from the microchannel. Then, the capillary tube was taken out, and the length of the blackened portion in the microchannel resulting from the deposition and adhesion of CdSe to the microchannel was measured. The measurement results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the length of the blackened portion due to the deposition and adhesion of CdSe fine particles becomes shorter as the contact angle between the inner wall of the capillary tube and water becomes larger. In particular, when treated with octadecyltrimethoxysilane, No abnormalities were seen. Therefore, as described above, it was found that precipitation and adhesion of CdSe fine particles to the capillary tube can be prevented by making the inner wall of the capillary tube hydrophobic or adjusting the hydrophilicity. That is, it was found that the surface modification of the inner wall of the capillary tube can prevent the CdSe fine particles from depositing and adhering to the capillary tube.

キャピラリーチューブにCdSe微粒子が析出の程度が激しくなると、チューブ出口から得られるCdSe濃度が低下し、また、得られるCdSe微粒子にも粒子径の大きな粒子の割合が増加して粒度分布が広がった。   When the degree of precipitation of CdSe fine particles in the capillary tube became severe, the CdSe concentration obtained from the tube outlet decreased, and the proportion of particles having a large particle diameter also increased in the obtained CdSe fine particles, thereby widening the particle size distribution.

〔実施例2:金微粒子の製造〕
マイクロ流路として、以下の1)〜2)のキャピラリーチューブ(内径200μm、長さ1mのガラス製のキャピラリーチューブを使用)を用いた微粒子製造装置を作製した。
1)内壁をH・NH水で洗浄した後に、アミノプロピルトリメトキシシランにより表面を処理し、表面電荷をプラスにしたキャピラリーチューブ
2)1)のキャピラリーチューブの内壁をさらに、カリボジイミドで表面処理し、表面電荷をマイナスにしたキャピラリーチューブ
上記1)、2)のキャピラリーチューブを用いた微粒子製造装置において、マイクロ流路を加熱部としての水浴で60℃に調整し、シリンジポンプを用いて前駆体含有溶液をマイクロ流路に通過させ、金微粒子を製造した。上記前駆体含有溶液としては、クエン酸および塩化金酸を溶解した水溶液を用いた。
[Example 2: Production of gold fine particles]
A microparticle production apparatus using the following 1) to 2) capillary tube (using a glass capillary tube having an inner diameter of 200 μm and a length of 1 m) was prepared.
1) After the inner wall is washed with H 2 O 2 .NH 3 water, the surface is treated with aminopropyltrimethoxysilane to make the surface charge positive. 2) The inner wall of the capillary tube of 1) is further treated with caribodiimide. Capillary tube with surface treatment and negative surface charge In the fine particle production apparatus using the capillary tube of 1) and 2) above, the microchannel is adjusted to 60 ° C. with a water bath as a heating unit, and a syringe pump is used. The precursor-containing solution was passed through the microchannel to produce gold fine particles. As the precursor-containing solution, an aqueous solution in which citric acid and chloroauric acid were dissolved was used.

製造の結果、2)のキャピラリーチューブを用いた微粒子製造装置では、キャピラリーチューブの内壁の表面が製造される金微粒子と同じ電荷を有しているため、キャピラリーチューブに金微粒子の析出・付着は見られず、良好に金微粒子を製造することができた。これに対して、1)のキャピラリーチューブを用いた微粒子製造装置では、キャピラリーチューブの内壁が製造される金微粒子と異なる電荷を有しているため、キャピラリーチューブの内壁に多量の金微粒子が析出・付着し、金微粒子を収率よく製造することができなかった。   As a result of the production, in the fine particle production apparatus using the capillary tube of 2), the surface of the inner wall of the capillary tube has the same charge as that of the produced gold fine particles. As a result, gold fine particles could be produced satisfactorily. In contrast, in the fine particle production apparatus using the capillary tube of 1), since the inner wall of the capillary tube has a different charge from the produced gold fine particles, a large amount of gold fine particles are deposited on the inner wall of the capillary tube. As a result, the gold fine particles could not be produced with high yield.

以上のように、本発明によれば、高品質の微粒子を効率的に製造することができる。それゆえ、本発明は、ナノ粒子を製造または利用する各種ナノテクノロジーに関わる産業、例えば、ナノ粒子を製造する素材・化学産業や、ナノ粒子を利用した波長可変発光ダイオード、単一粒子トランジスタ、超高密度磁性記録媒体等を製造する電子部品・電子機器産業等に好適に利用することができる。   As described above, according to the present invention, high-quality fine particles can be efficiently produced. Therefore, the present invention relates to various nanotechnology industries that manufacture or use nanoparticles, such as materials and chemical industries that manufacture nanoparticles, wavelength-tunable light-emitting diodes that use nanoparticles, single-particle transistors, The present invention can be suitably used in electronic parts / electronic equipment industries for manufacturing high-density magnetic recording media and the like.

本発明の実施形態に係る微粒子製造装置の具体的な一例であり、実施例で用いた製造装置を示す模式図である。It is a specific example of the fine particle manufacturing apparatus which concerns on embodiment of this invention, and is a schematic diagram which shows the manufacturing apparatus used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリンジポンプ(供給器)
2 シリンジポンプ(供給器)
3 反応器
4 回収容器
5 配管
6 マイクロ流路
7 加熱部(温度調整手段)
A,B 前駆体含有溶液
1 Syringe pump (supplier)
2 Syringe pump (supplier)
3 Reactor 4 Recovery container 5 Piping 6 Micro flow path 7 Heating part (temperature adjusting means)
A, B precursor-containing solution

Claims (29)

マイクロ流路に前駆体と溶媒とからなる前駆体含有溶液を通過させて微粒子を連続的に製造する微粒子製造装置であって、
上記マイクロ流路は、内壁が表面修飾されていることを特徴とする微粒子製造装置。
A microparticle production apparatus for continuously producing microparticles by passing a precursor-containing solution composed of a precursor and a solvent through a microchannel,
An apparatus for producing fine particles, wherein the microchannel has a modified inner wall surface.
上記マイクロ流路は、1μm〜5000μmの範囲内の直径を有することを特徴とする請求項1に記載の微粒子製造装置。   2. The fine particle manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the microchannel has a diameter in a range of 1 [mu] m to 5000 [mu] m. 上記マイクロ流路の内壁は、疎水性であることを特徴とする請求項1または2に記載の微粒子製造装置。   The microparticle production apparatus according to claim 1 or 2, wherein the inner wall of the microchannel is hydrophobic. 上記マイクロ流路の内壁は、製造される微粒子が有する電荷と同一の符号の表面電荷を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の微粒子製造装置。   The fine particle manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner wall of the microchannel has a surface charge having the same sign as that of the fine particles to be manufactured. 上記マイクロ流路の内壁は、当該内壁および溶媒間の表面エネルギーの差が、当該内壁および製造される微粒子間の表面エネルギーの差よりも小さくなるように表面修飾されていることを特徴とする請求項1、2または4に記載の微粒子製造装置。   The inner wall of the microchannel is modified so that the difference in surface energy between the inner wall and the solvent is smaller than the difference in surface energy between the inner wall and the fine particles to be produced. Item 5. The fine particle production apparatus according to Item 1, 2 or 4. 上記マイクロ流路の内壁は、官能基で修飾されていることを特徴とする請求項1または2に記載の微粒子製造装置。   The microparticle production apparatus according to claim 1 or 2, wherein an inner wall of the microchannel is modified with a functional group. 上記マイクロ流路の内壁に、官能基で修飾された粒子層が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の微粒子製造装置。   The fine particle manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a particle layer modified with a functional group is formed on an inner wall of the microchannel. 上記官能基は、製造される微粒子が有する電荷と同一の符号の電荷を有することを特徴とする請求項6または7に記載の微粒子製造装置。   The fine particle production apparatus according to claim 6 or 7, wherein the functional group has a charge having the same sign as that of the fine particles to be produced. 上記官能基は、疎水性を有する基であることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1項に記載の微粒子製造装置。   9. The fine particle production apparatus according to claim 6, wherein the functional group is a hydrophobic group. 上記官能基は、表面修飾された後のマイクロ流路の内壁および溶媒間の表面エネルギーの差を、当該内壁および製造される微粒子間の表面エネルギーの差よりも小さくすることができる基であることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1項に記載の微粒子製造装置。   The functional group is a group capable of making the difference in surface energy between the inner wall of the microchannel after surface modification and the solvent smaller than the difference in surface energy between the inner wall and the fine particles to be produced. The fine particle manufacturing apparatus according to any one of claims 6 to 8. 上記官能基は、水酸基、アルキル基、カルボキシル基、チオール基、アミド基、フルオロアルキル基、シリコーン、あるいはそれらが混合された基から選択されることを特徴とする請求項6ないし10のいずれか1項に記載の微粒子製造装置。   11. The functional group according to claim 6, wherein the functional group is selected from a hydroxyl group, an alkyl group, a carboxyl group, a thiol group, an amide group, a fluoroalkyl group, a silicone, or a group in which they are mixed. The fine particle production apparatus according to the item. 上記官能基を直線状に引き延ばした際の長さが0.5nm以上となっていることを特徴とする請求項11に記載の微粒子製造装置。   The fine particle manufacturing apparatus according to claim 11, wherein a length when the functional group is linearly extended is 0.5 nm or more. 上記マイクロ流路の内壁に、薄膜が形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の微粒子製造装置。   The fine particle manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a thin film is formed on an inner wall of the microchannel. 上記薄膜は、高分子からなることを特徴とする請求項13に記載の微粒子製造装置。   14. The fine particle manufacturing apparatus according to claim 13, wherein the thin film is made of a polymer. 上記マイクロ流路としてキャピラリーチューブを用いることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載の微粒子製造装置。   15. The microparticle production apparatus according to claim 1, wherein a capillary tube is used as the microchannel. 上記キャピラリーチューブはガラス製であることを特徴とする請求項15に記載の微粒子製造装置。   The microparticle manufacturing apparatus according to claim 15, wherein the capillary tube is made of glass. 微粒子を連続的に製造する微粒子製造方法であって、
マイクロ流路の内壁を表面修飾した後、
前駆体と溶媒とからなる前駆体含有溶液を、上記マイクロ流路内に連続的に供給して、上記前駆体含有溶液を反応させることを特徴とする微粒子製造方法。
A fine particle production method for continuously producing fine particles,
After surface modification of the inner wall of the microchannel,
A method for producing fine particles, characterized in that a precursor-containing solution comprising a precursor and a solvent is continuously supplied into the microchannel to cause the precursor-containing solution to react.
上記マイクロ流路は、1μm〜5000μmの範囲内の直径を有することを特徴とする請求項17に記載の微粒子製造方法。   The method according to claim 17, wherein the microchannel has a diameter in a range of 1 μm to 5000 μm. 表面修飾により、マイクロ流路の内壁を、疎水性にすることを特徴とする請求項17または18に記載の微粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to claim 17 or 18, wherein the inner wall of the microchannel is made hydrophobic by surface modification. 表面修飾により、マイクロ流路の内壁を、製造される微粒子が有する電荷と同一の符号の表面電荷にすることを特徴とする請求項17ないし19のいずれか1項に記載の微粒子製造方法。   20. The method for producing fine particles according to any one of claims 17 to 19, wherein the inner wall of the microchannel is made to have a surface charge having the same sign as the charge of the produced fine particles by surface modification. 表面修飾されたマイクロ流路の内壁および溶媒間の表面エネルギーの差は、当該内壁および製造される微粒子間の表面エネルギーの差よりも小さくなるように、当該内壁を表面修飾することを特徴とする請求項17、18または20に記載の微粒子製造方法。   The inner wall is surface-modified so that the difference in surface energy between the inner wall of the surface-modified microchannel and the solvent is smaller than the difference in surface energy between the inner wall and the produced microparticles. The method for producing fine particles according to claim 17, 18 or 20. カップリング剤を用いてマイクロ流路の内壁を表面修飾することを特徴とする請求項17ないし21のいずれか1項に記載の微粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 17 to 21, wherein the inner wall of the microchannel is surface-modified using a coupling agent. アルコキシシランを用いてマイクロ流路の内壁を表面修飾することを特徴とする請求項22に記載の微粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to claim 22, wherein the inner wall of the microchannel is surface-modified using alkoxysilane. 上記カップリング剤は、その分子を直線上に引き延ばしたときの長さが0.5nm以上となっていることを特徴とした請求項22または23に記載の微粒子製造方法   The method for producing fine particles according to claim 22 or 23, wherein the coupling agent has a length of 0.5 nm or more when the molecules are stretched on a straight line. 高分子をマイクロ流路の内壁に塗布して表面修飾することを特徴とする請求項17ないし21のいずれか1項に記載の微粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 17 to 21, wherein the polymer is applied to the inner wall of the microchannel to modify the surface. 上記高分子としてフッ素系樹脂、ポリイミド、またはポリプロピレンを用いることを特徴とする請求項25に記載の微粒子製造方法。   26. The method for producing fine particles according to claim 25, wherein a fluorine-based resin, polyimide, or polypropylene is used as the polymer. 界面活性剤を含む溶液をマイクロ流路に流すことにより表面修飾することを特徴とする請求項17ないし21のいずれか1項に記載の微粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 17 to 21, wherein the surface modification is performed by flowing a solution containing a surfactant through the microchannel. ゾル・ゲル法を用いてマイクロ流路の内壁に薄膜を形成して表面修飾することを特徴とする請求項17ないし21のいずれか1項に記載の微粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 17 to 21, wherein the surface is modified by forming a thin film on the inner wall of the microchannel using a sol-gel method. 表面修飾された粒子層をマイクロ流路の内壁に形成することにより表面修飾することを特徴とする請求項17ないし21のいずれか1項に記載の微粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 17 to 21, wherein the surface modification is performed by forming a surface-modified particle layer on the inner wall of the microchannel.
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