JP2013540196A5

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Publication number: JP2013540196A5
Application number: JP2013507901A
Authority: JP
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2031-04-29

Description

驚くべきことに、水溶液中で解離可能な１又はそれ以上の置換基を含む多環芳香族化合物が、水溶液からグラファイトカーボン上に不可逆的に吸着されるということが観察された。従って本発明の他の実施態様によると、そのような多環芳香族化合物が、前記ナノ粒子の合金粒子を包埋するグラファイト層の表面上に吸着されたものである。前記グラファイト上の静電的電荷は、前記多環芳香族化合物内で置換された解離化学基によるものであり、これにより前記粒子の分散が安定化される。好ましくは、ピレンからの誘導化合物が前記グラファイトの表面に吸着されるように使用される。

驚くべきことに、約７００℃を超える温度で、金属カーバイドを形成し得る金属の前駆体を負荷させたミクロ結晶性セルロース材料を処理すると、アモルファスカーボンがグラファイトリボンに変換されることが観察された。鉄及び鉄−ニッケル粒子を含むナノ粒子を用いると前記変換はほぼ完全であり得る。グラファイトカーボンは、特定の分子を吸着する、又は特定の分子と化学的に結合するという興味ある性質を示す。完全に又は不完全にグラファイト層により包埋された強磁性鉄小粒子を含むグラファイトカーボンを含むナノ粒子は従って本発明の１つの実施態様である。

前記本発明の他の実施態様は、グラファイト層でコーティングされた強磁性粒子を含むナノ粒子の表面上への、多環芳香族基を含む適切に置換された分子の適用に関する。前記ナノ粒子のコーティングされた強磁性粒子が、当初のアモルファスカーボンをグラファイトリボンへの変換によりグラファイトカーボンに付される場合には、多環芳香族基を含む分子の吸着が顕著に高い。前記多環芳香族分子上の適切な基の置換基には、まず第１にはアミンと共にスルホン酸又はカルボキシル酸基などの全ての極性基が含まれる。さらに、水への溶解性を与える置換基、例えばオリゴ（エチレングリコール）、ハイブリッドオリゴ（エチレングリコール／プロピレングリコール）などがまた使用され得る。驚くべきことに、極性基で置換された多環芳香族分子は、水溶液からグラファイトカーボン表面に非可逆的に吸着される。

従ってさらに本発明の実施態様は、表面上には適切に置換された多環芳香族化合物が吸着されているグラファイト体内に存在するグラファイト層でコーティングされた純粋な鉄粒子に関する。特に、本発明によるナノ粒子は水溶液中に懸濁されており、前記水溶液は、グラファイトカーボンの表面上に吸着された置換多環芳香族化合物を含む。前記多環芳香族化合物は、水溶液中で解離される化学基を持ち、それにより懸濁されたナノ粒子を水溶液中で安定化させる。

本発明による好ましい多環芳香族基はピレンであり、かつ本発明によるナノ粒子のグラファイト表面に好ましく吸着される分子は置換ピレンを含む。

前記吸着された機能性化された多環芳香族基は、リンカー及び／又はスペーサ−分子の共有結合による結合のための足場として使用され得るものであり、他のプローブやターゲット分子の結合及び／又は外部物理的、化学的及び／又は生物学的刺激に応じて組み立てることを可能とする。

実施例４
グラファイト包埋された鉄粒子を含むナノ粒子を、Ｎ、Ｎ、Ｎ−トリメチル−２−オキソ−２−（ピレン−１−イル）エタンアンモニウムブロミド（以下の式（Ｉ））の水溶液内に、Ｎ．Ｎａｋａｓｈｉｍａ、Ｙ．Ｔｏｍｏｎａｒｉ及びＨ．Ｍｕｒａｋａｍｉの「Ｗａｔｅｒ−ＳｏｌｕｂｌｅＳｉｎｇｌｅ−ＷａｌｌｅｄＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅｓｖｉａＮｏｎｃｏｖａｌｅｎｔＳｉｄｅｗａｌｌ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ」（Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．３１、Ｐ．６３８−６３９、２００２）により合成したピレン担持アンモニウムイオンと共に入れた。このプローブは、カーボンナノチューブのグラファイト表面と強い相互作用を持つことが知られている。ピレン担持アンモニウムイオンは前記ナノ粒子のグラファイト表面に非可逆的に吸着された。溶液から前記ピレン担持アンモニウムイオンの消費はＵＶ−ＶＩＳスペクトルにより追跡された。超音波処理の後、グラファイト包埋鉄粒子を含むナノ粒子の安定で均一な分散物が得られた。

実施例５
グラファイト包埋鉄粒子を含むナノ粒子を、Ｎ−２−（２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ）エチル）ピレン−１−カルボキサミド（以下の式（ＩＩ））の水溶液中に入れた。前記ピレン担持オリゴ−エチレン−グリコール尾部は前記グラファイト表面に非可逆的に吸着された。溶液から前記ピレン担持アンモニウムイオンの消費はＵＶ−ＶＩＳスペクトルにより追跡された。超音波処理の後、グラファイト包埋鉄粒子を含むナノ粒子の安定で均一な分散物が得られた。

実施例６
グラファイト包埋鉄粒子を含むナノ粒子を、Ｎ−２−（２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ）エチル）−Ｎ、Ｎ−ジメチル−２−オキソ−２−（ピレン−１−イル）エタンアンモニウムブロミド（以下の式（ＩＩＩ）．の水溶液中に入れた。親水性及び静電基の両方を持つピレンは、グラファイト表面に非可逆的に吸着された。溶液から前記ピレン担持アンモニウムイオンの消費はＵＶ−ＶＩＳスペクトルにより追跡された。超音波処理の後、グラファイト包埋鉄粒子を含むナノ粒子の安定で均一な分散物が得られた。

Claims

少なくとも１つの強磁性金属の金属粒子３−１００個、及びグラファイトカーボン体を含む、最大直径５００μｍ未満の粒子であり、前記金属粒子が前記グラファイトカーボン体で少なくとも部分的に包埋される、粒子。
請求項１に記載の粒子であり、前記強磁性金属が鉄を含む、粒子。
請求項２に記載の粒子であり、少なくとも１つの強磁性金属の金属粒子がさらに、ニッケル、コバルト、貴金属及びそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、粒子。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粒子であり、前記少なくとも１つの強磁性金属の金属粒子がグラファイトカーボン体で少なくとも部分的にコーティングされ、及び金層で少なくとも部分的にコーティングされる、粒子。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粒子であり、前記少なくとも１つの強磁性金属の金属粒子がグラファイトカーボン体で完全に包埋される、粒子。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粒子であり、前記粒子がさらに、置換多環芳香族化合物を含み、前記置換多環芳香族化合物は前記グラファイトカーボン体の表面へ吸着される、粒子。
金属炭素体としての請求項１に記載の粒子を製造するためのプロセスであって、当該プロセスが、炭素含有体に鉄前駆体及び少なくとも１つのその他の金属前駆体の水溶性溶液を含ませ、前記含ませた炭素含有体を乾燥させ、続いて前記含ませた炭素含有体を不活性及び実質的に無酸素の雰囲気下で、４５０から６００℃の温度で加熱し、それにより金属化合物を対応する金属合金へ還元することを含む、プロセス。
金属炭素体としての請求項１に記載の粒子を製造するためのプロセスであって、当該プロセスが、炭素含有体に強磁性金属前駆体の水溶性溶液を含ませ、前記含ませた炭素含有体を乾燥させ、続いて前記含ませた炭素含有体を不活性及び実質的に無酸素の雰囲気下で、７００℃を超える温度に加熱し、それにより金属化合物を対応する金属へ還元する
ことを含む、プロセス。
請求項８に記載のプロセスであり、前記強磁性金属が鉄である、プロセス。
請求項７乃至９のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記金属前駆体は、クエン酸、酢酸、ギ酸、ヒドロキシル酸及びクエン酸アンモニウムからなる群から選択される１又はそれ以上の有機酸の１つ又はそれ以上の塩である、プロセス。
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記炭素含有体が、ミクロ結晶性セルロース、コロイド性カーボン、活性炭素体及びそれらの混合物からなる群から選択される、プロセス。
請求項７に記載のプロセスであり、前記金属合金がさらに、ニッケル、コバルト、貴金属及びこれらの混合物からなる群から選択される他の金属を含む、プロセス。
請求項７乃至１２のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記粒子はアモルファスカーボンをさらに含み、前記粒子は酸化剤で処理され、前記アモルファスカーボンを除去し、かつグラファイト表面にカルボキシル酸基を生成する、プロセス。
請求項７乃至１３のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記粒子が水素及び炭素含有分子を含む流れ中で処理され、前記粒子がグラファイトカーボン体で完全に包埋される、プロセス。
請求項７乃至１３のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記粒子が、金化合物を含む水溶性溶液に浸漬され、前記粒子が部分的に金層でコーティングされる、プロセス。