JP7001248B2 - 凝集状態が制御された貴金属ナノ粒子の凝集体を合成する方法 - Google Patents
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[1]測定対象物質の共存下で、貴金属ナノ粒子を含む溶液を塩の溶液と混合させて凝集を開始させた後、断続的に極短時間の撹拌を繰り返すことにより、貴金属ナノ粒子の凝集の進行を小刻みに促進させ、凝集状態が制御された貴金属ナノ粒子の凝集体を合成する方法。
[2]前記撹拌は、(1)凝集体を入れた容器に蓋をして容器を転倒させ、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(2)凝集体を入れた容器を振盪させ、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(3)凝集体を入れた容器に撹拌子を入れ、マグネティックスターラーで撹拌子を回転させる方法、(4)凝集体を入れた容器に遠心力を作用させ、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(5)凝集体を含む溶液に圧力を加え、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(6)凝集体を含む溶液をピペット等で吸い上げ、ただちに吐出させるピペッティング操作により、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(7)凝集体を入れた容器に圧力を加え、容器を変形させて凝集体を含む溶液を流動させる方法、から選択される、[1]に記載の方法。
[3]前記[1]又は[2]に記載の方法で合成した貴金属ナノ粒子の凝集体を用いて、測定対象物質のその場分析を行う方法。
[4]前記[1]又は[2]に記載の方法で貴金属ナノ粒子の凝集体を合成し、合成後直ちにその場で測定対象物質を表面増強ラマン分析に供する、その場分析を行う方法。
金ナノ粒子のコロイドあるいは銀ナノ粒子などの貴金属ナノ粒子のコロイドは、既知の方法で合成することができる。該コロイドを凝集せしめる条件はコロイドの濃度やナノ粒子の表面電荷によって異なるが、急速凝集が起きるに十分なイオン強度を与える濃度の塩を加えればよく、これはSchulze-Hardyの法則から自明である。塩の種類は塩析作用を有する物質であれば特に限定されないが、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウムなどの無機塩類の水溶液を好適に用いることができる。0.2mM~1.5mMの塩化金酸を還元して得られる金ナノ粒子の多くの場合では、塩化ナトリウムを30mM~100mMの濃度となるように加えればよいが、これに限定されるものではない。
(1)凝集体を入れた容器に蓋をして容器を転倒させる方法では、転倒の回数を積み重ねることで、凝集の進行を小刻みに促進させる断続的な撹拌を行うことができる。
(2)凝集体を入れた容器を振盪させる方法では、振盪の回数を積み重ねることで、あるいは振盪させる時間を積み重ねることで、凝集の進行を小刻みに促進させる断続的な撹拌を行うことができる。
(3)凝集体を入れた容器に撹拌子を入れ、マグネティックスターラーで撹拌子を回転させる方法では、マグネティックスターラーの電源をオンオフさせて回転の回数を積み重ねることで、あるいは、回転させる時間を積み重ねることで、凝集の進行を小刻みに促進させる断続的な撹拌を行うことができる。
(4)凝集体を入れた容器に遠心力を加え、凝集体を含む溶液を流動させる方法では、遠心力を作用させる回数を積み重ねることで、あるいは、遠心力を掛ける時間を積み重ねることで、凝集の進行を小刻みに促進させる断続的な撹拌を行うことができる。
(5)凝集体を含む溶液に圧力を加え、凝集体を含む溶液を流動させる方法では、圧力を掛ける回数を積み重ねることで、あるいは、圧力を掛ける時間を積み重ねることで、凝集の進行を小刻みに促進させる断続的な撹拌を行うことができる。
(6)凝集体を含む溶液をピペット等で吸い上げ、ただちに吐出させるピペッティング操作により、凝集体を含む溶液を流動させる方法では、ピペッティングの回数を積み重ねることで、凝集の進行を小刻みに促進させる断続的な撹拌を行うことができる。
(7)凝集体を入れた容器に圧力を加え、容器を変形させて凝集体を含む溶液を流動させる方法では、圧力を加えて容器を変形させる回数を積み重ねることで、凝集の進行を小刻みに促進させる断続的な撹拌を行うことができる。
したがって、凝集体の吸収スペクトルにおいて、レーザーの波長Lとラマン散乱の波長Xにおける吸収強度に注目することができ、SERSを発現するに好ましいかどうかの予測を行うことができる。
[対照例]
田中貴金属工業製の金ナノ粒子(平均粒子径42nm)に塩化ナトリウム水溶液を濃度100mMとなるように加え、撹拌子を入れたマグネティックスターラーを用いて500rpmで撹拌しながら、0.25秒ごとに吸収スペクトルを測定した。結果を図1に示す。
Frens(非特許文献6)の方法に準じて、0.6mMの四塩化金酸(HAuCl4)と1.2mMのクエン酸三ナトリウム(Na3(C3H5O(COO)3))を含む水溶液を加熱して四塩化金酸を還元して、粒子径がおおよそ40nmの金ナノ粒子コロイド溶液を合成した。この金ナノ粒子コロイド溶液は赤色であった。使用する器具はすべて王水で洗浄したものを用い、操作はクリーンベンチを備えた実験室で行った。
実施例1では、自作の金ナノ粒子(粒子径約40nm)コロイド溶液に塩化ナトリウム水溶液を濃度50mMとなるように加えてピペッティング操作で断続的に撹拌させることにより、700nm~900nmにおける見かけの吸光度が十分に大きな吸収スペクトルが安定的に得られることがわかった。そこで、1Mの塩化ナトリウム水溶液3μLと、20μMの4,4’-ビピリジン水溶液を熱分析用のアルミパン内に入れ、該金ナノ粒子のコロイド溶液の54μLを100μLのマイクロピペットで加え、そのまま100μLのマイクロピペットでピペッティングを二回行い、断続的な撹拌によって凝集を生成させた。該凝集体を含む溶液を入れたアルミパンをただちに20倍の対物レンズを備えたラムダビジョン製顕微ラマン分光器RAM300/785にセットし、785nm(25mW)のレーザーを1秒間照射してラマンスペクトルを取得した。凝集体の調製から測定に要した時間は約1分であった。結果を図3に示す。
Frens(非特許文献6)の方法に準じて、0.6mMの四塩化金酸(HAuCl4)と0.6mMのクエン酸三ナトリウム(Na3(C3H5O(COO)3))を含む水溶液を加熱して四塩化金酸を還元して、粒子径がおおよそ60nmの金ナノ粒子コロイド溶液を合成した。この金ナノ粒子コロイド溶液は赤色であった。使用する器具はすべて王水で洗浄したものを用い、操作はクリーンベンチを備えた実験室で行った。
実施例3では、自作の金ナノ粒子(粒子径約60nm)コロイド溶液に塩化ナトリウム水溶液を濃度50mMとなるように加えてピペッティング操作で断続的に撹拌させることにより、700nm~900nmにおける見かけの吸光度が十分に大きな吸収スペクトルが三回以上のピペッティング操作で安定的に得られることがわかった。そこで、1Mの塩化ナトリウム水溶液3μLと、1μMの4,4’-ビピリジン水溶液を熱分析用のアルミパン内に入れ、該金ナノ粒子のコロイド溶液の54μLを100μLのマイクロピペットで加え、そのまま100μLのマイクロピペットでピペッティングを四回行い、断続的な撹拌によって凝集を生成させた。該凝集体を含む溶液を入れたアルミパンをただちに20倍の対物レンズを備えたラムダビジョン製顕微ラマン分光器RAM300/785にセットし、785nm(25mW)のレーザーを1秒間照射してラマンスペクトルを取得した。凝集体の調製から測定に要した時間は約1分であった。結果を図5に示す。
Claims (3)
- 測定対象物質の共存下で、貴金属ナノ粒子を含む溶液を塩の溶液と混合させて凝集を開始させた後、断続的に極短時間の撹拌であって、混合した溶液の大部分に流動を生じさせる撹拌を繰り返すことにより、貴金属ナノ粒子の凝集の進行を小刻みに促進させ、凝集状態が制御された貴金属ナノ粒子の凝集体を合成する方法であって、
前記撹拌は、(1)凝集体を入れた容器に蓋をして容器を転倒させ、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(2)凝集体を入れた容器を振盪させ、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(3)凝集体を入れた容器に撹拌子を入れ、マグネティックスターラーで撹拌子を回転させる方法、(4)凝集体を入れた容器に遠心力を作用させ、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(5)凝集体を含む溶液に圧力を加え、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(6)凝集体を含む溶液をピペット等で吸い上げ、ただちに吐出させるピペッティング操作により、凝集体を含む溶液を流動させる方法、(7)凝集体を入れた容器に圧力を加え、容器を変形させて凝集体を含む溶液を流動させる方法、から選択され、1回の撹拌で凝集体を含む溶液の大部分に流動を生じさせる方法である、凝集状態が制御された貴金属ナノ粒子の凝集体を合成する方法。 - 請求項1に記載の方法で合成した貴金属ナノ粒子の凝集体を用いて、測定対象物質のその場分析を行う方法。
- 請求項1に記載の方法で貴金属ナノ粒子の凝集体を合成し、合成後直ちにその場で測定対象物質を表面増強ラマン分析に供する、その場分析を行う方法。
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JP2006176869A (ja) | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Lambda Vision Inc | 微粒子集合体およびその製造方法 |
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US20130021758A1 (en) | 2011-07-19 | 2013-01-24 | Bernstein Jonathan J | Interconnect Schemes, and Materials and Methods for Producing the Same |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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福岡隆夫,金ナノ粒子自己集合体の表面増強ラマン散乱による超高感度分析,オレオサイエンス,2014年,Vol.14/No.1,PP.5-10 |
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