JP7431418B2 - Separation device, stationary phase member, and nanostructure separation method - Google Patents
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Description
本明細書の技術分野は、ナノ粒子等を分離する分離装置および固定相部材およびナノ構造体の分離方法に関する。 The technical field of the present specification relates to a separation device for separating nanoparticles, a stationary phase member, and a method for separating nanostructures.
混合物から目的化合物を分離する方法として、液体クロマトグラフィーがある。液体クロマトグラフィーでは、シリカゲル等の吸着剤を固定相として、その内部に移動相を通過させる。この移動相は、目的とする化合物を含む液体である。目的化合物は固定相への吸着と脱着とを繰り返しながら、固定相の内部を通過する。ここで、目的化合物の吸着・脱着の程度や吸着力が他の夾雑物と異なっている。そのため、混合物から目的化合物を分離することができる。 Liquid chromatography is a method for separating target compounds from mixtures. In liquid chromatography, a mobile phase is passed through an adsorbent such as silica gel as a stationary phase. This mobile phase is a liquid containing the compound of interest. The target compound passes through the stationary phase while repeating adsorption and desorption to the stationary phase. Here, the degree of adsorption/desorption and adsorption power of the target compound are different from those of other impurities. Therefore, the target compound can be separated from the mixture.
液体クロマトグラフィーを用いた種々の分離装置が開発されている。例えば、特許文献1には、移動相液体を2種類以上用いるグラディエント溶離についての技術が開示されている。複数の移動相液体が合流する合流点から試料注入点までの移動相液体流路の内容積の値を記憶し、この値から移動相液体の組成が試料注入点で変化し始めるまでの時間を計算する技術が開示されている(特許文献1の段落[0005])。
Various separation devices using liquid chromatography have been developed. For example,
このように通常の液体クロマトグラフィーでは、固定相中の吸着剤と、移動相中の化合物との間の基底状態あるいは光励起していない状態での相互作用を利用している。そして、同一固定相で一定の組成の移動相を用い、かつ、一定温度下での分析では、分離対象の化合物は、ある決まった位置に分離されるか、あるいは決まった保持時間で溶出する。そのため、通常の液体クロマトグラフィーでは、分離するターゲットとなる物質をその決まった分離位置以外の別の領域内に留めることは困難である。 In this way, ordinary liquid chromatography utilizes the interaction between the adsorbent in the stationary phase and the compound in the mobile phase in the ground state or in the non-photoexcited state. In analysis using the same stationary phase, a mobile phase of a constant composition, and at a constant temperature, the compound to be separated is separated at a certain position or eluted at a certain retention time. Therefore, in ordinary liquid chromatography, it is difficult to keep the target substance to be separated in a region other than the determined separation position.
本明細書の技術が解決しようとする課題は、光照射によって、移動相中に存在する分離ターゲットであるナノ構造体の移動速度を減速し、または移動相中のナノ構造体を固定相中のある領域内に留めることにより、目的とするナノ構造体を分離することができる分離装置および固定相部材およびナノ構造体の分離方法を提供することである。 The problem to be solved by the technology of the present specification is to slow down the migration speed of nanostructures, which are separation targets, present in the mobile phase, or to transfer the nanostructures in the mobile phase to the stationary phase. It is an object of the present invention to provide a separation device, a stationary phase member, and a method for separating nanostructures that can separate a target nanostructure by keeping the nanostructure within a certain region.
第1の態様における分離装置は、固定相を有する固定相部材と、固定相部材および移動相を収容可能な展開槽と、固定相部材に向けて光を照射する光照射部と、を有する。固定相は、吸着剤と、吸着剤にプラズモン構造体を配置したプラズモン構造体含有層と、を有する。固定相部材は、ナノ構造体を含む移動相を供給されることが可能であるとともに、移動相を固定相に沿って移動させることが可能である。 The separation device in the first aspect includes a stationary phase member having a stationary phase, a development tank capable of accommodating the stationary phase member and the mobile phase, and a light irradiation unit that irradiates light toward the stationary phase member. The stationary phase includes an adsorbent and a plasmonic structure-containing layer in which a plasmonic structure is arranged on the adsorbent. The stationary phase member can be supplied with a mobile phase that includes nanostructures and can move the mobile phase along the stationary phase.
この分離装置は、光を照射することによりプラズモン構造体に表面プラズモン共鳴を励起させることができる。これにより、プラズモン構造体と移動相中のナノ構造体との間に引力が発生する。このため、分離装置は、移動相の液体中でナノ構造体の移動速度を減速させるか、または、ある領域内に留めることによりナノ構造体を捕捉して分離することができる。そのため、この分離装置を試験装置に用いることができる。また、この分離装置をナノ構造体の製造に用いることができる。 This separation device can excite surface plasmon resonance in the plasmon structure by irradiating it with light. This generates an attractive force between the plasmonic structure and the nanostructure in the mobile phase. Therefore, the separation device can trap and separate the nanostructures by slowing down the movement speed of the nanostructures in the mobile phase liquid or by keeping them within a certain region. Therefore, this separation device can be used as a test device. Moreover, this separation device can be used for manufacturing nanostructures.
本明細書では、光照射によって、移動相中に存在する分離ターゲットであるナノ構造体の移動速度を減速し、または移動相中のナノ構造体を固定相中のある領域内に留めることにより、目的とするナノ構造体を分離することができる分離装置および固定相部材およびナノ構造体の分離方法が提供されている。 In this specification, light irradiation is used to slow down the movement speed of nanostructures, which are separation targets, present in the mobile phase, or to keep the nanostructures in the mobile phase within a certain region in the stationary phase. A separation device, a stationary phase member, and a method for separating nanostructures that can separate target nanostructures are provided.
以下、具体的な実施形態について、分離装置および固定相部材およびナノ構造体の分離方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。本明細書において、プラズモン構造体は、表面プラズモン共鳴を励起可能な材料である。プラズモン構造体は、金(Au)ナノ粒子や銀(Ag)ナノ粒子などの表面プラズモン共鳴ピークをもつ金属ナノ粒子、または酸化インジウムスズ(ITO)や硫化銅などの表面プラズモン共鳴ピークをもつ金属化合物ナノ粒子である。本明細書において、ナノ構造体は、無機化合物または有機化合物からなるナノ粒子または分子である。また、本明細書における粒子の大きさは、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡等の電子顕微鏡による観察により測定することとする。粒子の大きさは、粒子の立体形状を仮想的に横切る場合における最も長い線分の長さである。ただし、八面体粒子の大きさは、八面体の一辺の長さを粒子の大きさとする。 Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings, taking as examples a separation device, a stationary phase member, and a method for separating nanostructures. In this specification, a plasmon structure is a material that can excite surface plasmon resonance. Plasmon structures are metal nanoparticles with surface plasmon resonance peaks such as gold (Au) nanoparticles and silver (Ag) nanoparticles, or metal compounds with surface plasmon resonance peaks such as indium tin oxide (ITO) and copper sulfide. They are nanoparticles. As used herein, nanostructures are nanoparticles or molecules made of inorganic or organic compounds. Further, the particle size in this specification is measured by observation using an electron microscope such as a scanning electron microscope or a transmission electron microscope. The size of a particle is the length of the longest line segment that virtually crosses the three-dimensional shape of the particle. However, the size of the octahedral particle is determined by the length of one side of the octahedron.
(第1の実施形態)
1.分離装置
図1は、第1の実施形態の分離装置1000の概略構成を示す図である。図1に示すように、分離装置1000は、固定相部材100を用いてナノ粒子を分離する。図1に示すように、分離装置1000は、光照射部1100と、展開槽1200と、を有する。
(First embodiment)
1. Separation Apparatus FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
光照射部1100は、展開槽1200の内部に配置された固定相部材100に向けて光を照射するためのものである。光照射部1100が発する光は、固定相部材100における固定された材料(プラズモン構造体)に表面プラズモン共鳴を励起可能な光を照射する。表面プラズモン共鳴を励起するために必要なエネルギーは、材料および表面プラズモン共鳴ピーク波長によって異なっている。光照射部1100が発する光は、プラズモン構造体の表面プラズモン共鳴を光励起できればよく、単色光であってもよい。光照射部1100は、例えば、LED光源、バンドパスフィルターを通して単色光化したXeランプ光源である。もちろん、その他の光源であってもよい。
The
展開槽1200は、固定相部材100および移動相である液体L1を収容可能なものである。展開槽1200は、透明材料からなるとよい。光照射部1100からの光を透過し、固定相部材100に光を照射するためである。展開槽1200の材質は、例えば、ガラスである。もちろん、その他の透明材料であってもよい。液体L1は、移動相である溶媒である。液体L1は、分離ターゲットであるナノ構造体として、無機ナノ粒子を含有してもよい。
The
2.固定相部材(固定相担持プレート)
図2は、第1の実施形態の固定相部材100の構造を説明するための図である。固定相部材100は、液体クロマトグラフの固定相を有する部材である。図2に示すように、固定相部材100は、基材110と、担体層120と、プラズモン構造体含有層130と、担体層140と、を有する。固定相部材100は、プラズモン構造体含有層130を除いて、薄層クロマトグラフィーの薄層板(プレート)とほぼ同様の構造を有する。そのため、担体層120、140と、プラズモン構造体含有層130とは、いずれも、基材110の上でクロマトグラフにおける固定相として働く。固定相部材100の固定相は、後述する分離ターゲットである無機ナノ粒子を含む液体を供給されることが可能であるとともに、移動相を固定相に沿って移動させるものである。
2. Stationary phase member (stationary phase support plate)
FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of the
基材110は、担体層120、140と、プラズモン構造体含有層130と、を支持するためのものである。基材110は、液体L1を吸収せず、液体L1を浸透させない。基材110は、例えば、ガラス板である。
The
担体層120は、移動相である液体L1を浸透させることができる層である。担体層120は、プラズモン構造体を含有せず吸着剤を含有する第1担体層である。吸着剤の材質として、例えば、シリカゲル、アルミナ、活性炭、珪藻土、濾紙、セルロース、ゼオライト、有機高分子などが挙げられる。または、その他の吸着性の高い材料であるとよい。担体層120は、固体である。
The
プラズモン構造体含有層130は、混合物中にある目的とする無機ナノ粒子を捕捉するための層である。プラズモン構造体含有層130は、担体層120と担体層140との間にこれらに挟まれた位置に配置されている。プラズモン構造体含有層130は、固体である。プラズモン構造体含有層130は、移動相である液体L1を浸透させることができる。プラズモン構造体含有層130は、吸着剤とプラズモン構造体(金属ナノ粒子)とを含有する。
The plasmonic structure-containing
プラズモン構造体含有層130では、シリカゲルなどの吸着剤粒子上に、金属ナノ粒子が十分に離散的に固定されて配置されている。金属ナノ粒子は、一つ一つが分離されていてもよいし、ある程度の凝集体を形成していてもよい。ここで用いる金属ナノ粒子は、表面プラズモン共鳴ピークを示すものであればどのような材料でもよく、例えば、金ナノ粒子、銀ナノ粒子、銅ナノ粒子あるいはそれらを含む合金ナノ粒子である。
In the plasmonic structure-containing
金属ナノ粒子は、光照射部1100から光を照射されることによりその表面プラズモン共鳴ピークを励起可能なプラズモン構造体である。プラズモン構造体含有層130は、プラズモン構造体を含有する。
The metal nanoparticle is a plasmon structure whose surface plasmon resonance peak can be excited by being irradiated with light from the
担体層140は、移動相である液体L1を浸透させることができる層である。担体層140は、プラズモン構造体を含有せず吸着剤を含有する第2担体層である。吸着剤の材質として、例えば、シリカゲル、アルミナ、活性炭、珪藻土、濾紙、セルロース、ゼオライト、有機高分子などが挙げられる。または、その他の吸着性の高い材料であるとよい。担体層140は、固体である。
The
担体層120、プラズモン構造体含有層130、担体層140は、移動相である液体L1をその内部に移動させることのできる固定相である。つまり、移動相である液体L1は、担体層120、プラズモン構造体含有層130、担体層140の内部を固定相に沿って移動することができる。
The
図3は、プラズモン構造体含有層130の内部を概念的に示す図である。プラズモン構造体として、例えば、粒径が1nm以上500nm以下の金属ナノ粒子P1が挙げられる。金属ナノ粒子P1は、数個から数百個程度で凝集しながら吸着剤上で離散的に配置されていればよい。または、金属ナノ粒子P1が吸着剤上で一つ一つ完全に離散して均一に分散して固定されていてもよい。吸着剤中には、数百μmレベル以下で金属ナノ粒子P1がまばらに配置されている。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing the inside of the plasmonic structure-containing
3.液体(移動相)
液体L1は、固定相に対して移動する移動相である。分離の目的とするナノ構造体は、移動相と固定相との間を固定相に吸着と脱着とを繰り返しながら、移動相とともに固定相中を移動する。ナノ構造体は、例えば、無機ナノ粒子である。したがって、用いる液体L1は、分離対象となる無機ナノ粒子を均一に分散あるいは溶解させる能力をわずかでも有していればよい。目的とする無機ナノ粒子を含む混合物は、液体L1にはじめから分散させておく必要はない。
3. Liquid (mobile phase)
Liquid L1 is a mobile phase that moves relative to the stationary phase. The nanostructures to be separated move in the stationary phase together with the mobile phase while repeating adsorption and desorption to the stationary phase between the mobile phase and the stationary phase. Nanostructures are, for example, inorganic nanoparticles. Therefore, the liquid L1 used only needs to have even a slight ability to uniformly disperse or dissolve the inorganic nanoparticles to be separated. The mixture containing the target inorganic nanoparticles does not need to be dispersed in the liquid L1 from the beginning.
図4は、第1の実施形態の分離装置1000における移動相の流れを示す図である。図4に示すように、液体L1は矢印J1の向きに固定相の内部に浸入する。移動相である液体L1は、固定相である担体層120、プラズモン構造体含有層130、担体層140の内部を移動するが、基材110の内部を移動することはできない。これは、薄層クロマトグラフィーと同様である。
FIG. 4 is a diagram showing the flow of the mobile phase in the
4.無機ナノ粒子(ナノ構造体)
無機ナノ粒子は、プラズモン構造体が捕捉もしくは移動速度を減速させるための標的となるナノ構造体である。無機ナノ粒子の大きさは、例えば、0.5nm以上100nm以下である。無機ナノ粒子は、薄層クロマトグラフィーと同様に、担体層120のごく一部に点状に予め担持させておくとよい。この場合には、移動相(液体L1)が矢印J1の向きに固定相の内部に浸入する際に無機ナノ粒子は移動相に供給される。あるいは、無機ナノ粒子が分散された液体L1を固定相部材100の担体層120に供給してもよい。ここで、無機ナノ粒子として、例えば、金属、合金、半導体、金属酸化物などのナノ粒子が挙げられる。
4. Inorganic nanoparticles (nanostructures)
Inorganic nanoparticles are nanostructures that are targeted by plasmonic structures to trap or slow down their migration speed. The size of the inorganic nanoparticles is, for example, 0.5 nm or more and 100 nm or less. The inorganic nanoparticles are preferably supported in advance in the form of dots on a small portion of the
無機ナノ粒子を形成する元素として、例えば、Mg、Zn、Cd、Hg、Al、Ga、In、Ti、Zr、Si、Ge、Sn、Pb、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、V、Ta、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Re、Cu、Ag、Au、Sb、Bi、S、Se、Te、F、Cl、Br、Iが挙げられる。また、上記以外の元素であってもよい。 Examples of elements forming inorganic nanoparticles include Mg, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Ti, Zr, Si, Ge, Sn, Pb, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, and Pd. , Pt, V, Ta, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Re, Cu, Ag, Au, Sb, Bi, S, Se, Te, F, Cl, Br, and I. Further, elements other than those mentioned above may be used.
5.薄層クロマトグラフィー(TLC)
図5は、従来の薄層クロマトグラフィーを説明する図である。本実施形態の分離装置1000は、薄層クロマトグラフィーとは異なっている。しかし、分離装置1000は、薄層クロマトグラフィーと共通する部分がある。そのため、薄層クロマトグラフィーについて簡単に説明する。
5. Thin layer chromatography (TLC)
FIG. 5 is a diagram illustrating conventional thin layer chromatography. The
TLCプレートC1は、例えば、ガラスの表面にシリカゲル粒子を固定相として数百μmの厚みで担持したものである。TLCプレートC1の原点(K1)の位置に試料S1を点状に滴下し、乾燥させて担持させる。そして、TLCプレートC1の下部(K1側)を展開溶媒に浸すと、毛細管現象によって、展開溶媒は矢印J2に平行な向きに移動する。ここで、TLCプレートC1のシリカゲルは固定相であり、展開溶媒は移動相である。 The TLC plate C1 is, for example, one in which silica gel particles are supported as a stationary phase on the surface of glass to a thickness of several hundred μm. Sample S1 is dropped in dots at the origin (K1) of TLC plate C1, dried and supported. Then, when the lower part (K1 side) of the TLC plate C1 is immersed in the developing solvent, the developing solvent moves in a direction parallel to the arrow J2 due to capillary action. Here, the silica gel of TLC plate C1 is the stationary phase, and the developing solvent is the mobile phase.
試料S1は、矢印J2の向きに移動する。しかし、試料S1は実際には担体であるシリカゲルへの吸着と脱着とを繰り返しながら矢印J2の向きに上昇する。そのため、例えば、展開溶媒が位置K1から位置K3まで達したときに、試料S1は、位置K1から位置K2まで達する。このように、展開溶媒の到達位置と試料S1の到達位置とに差が生じる。移動相自体の移動距離と、移動相中の目的化合物の移動距離とに差が生じるのである。 Sample S1 moves in the direction of arrow J2. However, the sample S1 actually rises in the direction of the arrow J2 while repeating adsorption and desorption to the silica gel carrier. Therefore, for example, when the developing solvent reaches from position K1 to position K3, sample S1 reaches from position K1 to position K2. In this way, a difference occurs between the position reached by the developing solvent and the position reached by the sample S1. There is a difference between the distance traveled by the mobile phase itself and the distance traveled by the target compound in the mobile phase.
ここで、Rf値を下記のように定義することができる。
Rf = W2/W1
距離W1は、展開溶媒の移動距離である。距離W2は、試料S1の移動距離である。展開溶媒の組成、温度、担体、スポット量を管理すれば、Rf値は再現性を備えている。そのため、試料S1の分離および同定に薄層クロマトグラフィーを用いることができる。
Here, the Rf value can be defined as follows.
Rf = W2/W1
The distance W1 is the moving distance of the developing solvent. The distance W2 is the moving distance of the sample S1. If the composition of the developing solvent, temperature, carrier, and spot amount are controlled, the Rf value is reproducible. Therefore, thin layer chromatography can be used to separate and identify sample S1.
このように薄層クロマトグラフィーを用いると、展開溶媒を用いて混合物試料から目的とする化合物を分離することもできる。しかし、ナノ粒子を試料S1として、この方法によって分離および同定しようとする場合に、目的ナノ粒子が停止する到達位置K2は、夾雑物の到達位置に対して十分に分離しているとは限らない。また、分離しようとするナノ粒子が必ずしも色彩を備えているとは限らない。 When thin layer chromatography is used in this manner, a target compound can also be separated from a mixture sample using a developing solvent. However, when attempting to separate and identify nanoparticles using this method as sample S1, the arrival position K2 where the target nanoparticles stop is not necessarily sufficiently separated from the arrival position of contaminants. . Furthermore, the nanoparticles to be separated are not necessarily colored.
6.粒子を分離する原理
第1の実施形態では、対象物を含む無機ナノ粒子混合物を液体L1により展開し、プラズモン構造体含有層130の金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴を光励起する。これにより無機ナノ粒子に選択的に働く力を利用して、目的とする無機ナノ粒子を選択的に捕捉する。または、目的とする無機ナノ粒子の移動速度を選択的に減速させる。これにより、サンプルとして用いた混合物中に存在する夾雑物から目的とするナノ粒子を分離する。
6. Principle of Separating Particles In the first embodiment, an inorganic nanoparticle mixture containing a target object is expanded with a liquid L1, and surface plasmon resonance of the metal nanoparticles in the plasmon structure-containing
6-1.表面プラズモン共鳴
図6は、第1の実施形態の局所的な表面プラズモン共鳴を説明するための概念的な図である。図6の横軸は光の波の進行方向を表している。図6の縦軸は光の電場強度を表している。図6には、表面プラズモン共鳴を示す金属ナノ粒子、例えば、金ナノ粒子P1a、P1b、P1cが描かれている。金ナノ粒子P1a、P1b、P1cは、異なる位置にある3個の粒子とみなしてもよい。また、金ナノ粒子P1a、P1b、P1cは、1個の金ナノ粒子P1の異なる時刻における様子を示しているものと考えてもよい。
6-1. Surface Plasmon Resonance FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining local surface plasmon resonance of the first embodiment. The horizontal axis in FIG. 6 represents the traveling direction of light waves. The vertical axis in FIG. 6 represents the electric field strength of light. FIG. 6 depicts metal nanoparticles exhibiting surface plasmon resonance, such as gold nanoparticles P1a, P1b, and P1c. Gold nanoparticles P1a, P1b, and P1c may be considered as three particles located at different positions. Furthermore, the gold nanoparticles P1a, P1b, and P1c may be considered to represent the state of one gold nanoparticle P1 at different times.
光は、振動する電場と磁場とを形成しながら伝播する。人が肉眼で認識できる程度の大きさの物体は、光の波長に比べて十分に大きい。そのため、光の電場の影響が現象として現れることは稀である。しかし、光の波長程度以下のサイズのナノ粒子は、光が形成する局所的な電場の影響を受ける。 Light propagates while forming oscillating electric and magnetic fields. Objects that are large enough for humans to recognize with the naked eye are sufficiently large compared to the wavelength of light. Therefore, the influence of the electric field of light rarely appears as a phenomenon. However, nanoparticles with a size on the order of the wavelength of light or less are affected by the local electric field formed by light.
金ナノ粒子P1aは、光が形成する上向きの電場を受けている。そのため、金ナノ粒子P1aの電子は、図中の下側に集まる。金ナノ粒子P1bは、光が形成する下向きの電場を受けている。そのため、金ナノ粒子P1bの電子は、図中の上側に集まる。金ナノ粒子P1cは、光が形成する上向きの電場を受けている。そのため、金ナノ粒子P1cの電子は、図中の下側に集まる。 The gold nanoparticles P1a are subjected to an upward electric field formed by light. Therefore, the electrons of the gold nanoparticles P1a gather at the lower side in the figure. The gold nanoparticles P1b are subjected to a downward electric field formed by light. Therefore, the electrons of the gold nanoparticles P1b gather at the upper side in the figure. The gold nanoparticles P1c are subjected to an upward electric field formed by light. Therefore, the electrons of the gold nanoparticles P1c gather at the lower side in the figure.
そのため、金ナノ粒子P1の電子は、光の電場を受けて振動する。つまり、電子の集団振動現象が生じる。このようにして、表面プラズモン共鳴が光励起される。後述するように、この表面プラズモン共鳴は、金属ナノ粒子近傍に強い強度の局所電場を形成し、その局所電場がナノ粒子を捕捉するために重要な役割を果たす。 Therefore, the electrons of the gold nanoparticles P1 oscillate in response to the electric field of the light. In other words, a collective oscillation phenomenon of electrons occurs. In this way, surface plasmon resonance is optically excited. As will be described later, this surface plasmon resonance forms a strong local electric field near the metal nanoparticle, and this local electric field plays an important role in trapping the nanoparticle.
6-2.移動相中の無機ナノ粒子に働く力
上記のようにプラズモン励起された金ナノ粒子P1の周囲には、光の電場強度に応じた局所電場が発生する。金ナノ粒子P1は、固定相に固定されている。そして、移動相中のナノ粒子は、光の電場および固定相中の金ナノ粒子P1が形成する電場の中を移動する。しかし、目的とする無機ナノ粒子が感じる光の電場は非常に弱く、移動相中のナノ粒子が感じる電場は、より強度の大きい金ナノ粒子P1が形成する局在電場で近似してよい。
6-2. Force acting on inorganic nanoparticles in mobile phase A local electric field corresponding to the electric field intensity of light is generated around the plasmon-excited gold nanoparticles P1 as described above. Gold nanoparticles P1 are immobilized on a stationary phase. The nanoparticles in the mobile phase move in the electric field of the light and the electric field formed by the gold nanoparticles P1 in the stationary phase. However, the electric field of light felt by the target inorganic nanoparticles is very weak, and the electric field felt by the nanoparticles in the mobile phase may be approximated by a localized electric field formed by the gold nanoparticles P1, which has a higher intensity.
そこで、移動相中のナノ粒子は、次式で示される引力Fを受ける。
F = (1/2)・α・∇E2
F:移動相中のナノ粒子に働く引力
α:移動相中のナノ粒子の分極率
E:金ナノ粒子が形成する局所的な電場
Therefore, the nanoparticles in the mobile phase are subjected to an attractive force F expressed by the following equation.
F = (1/2)・α・∇E 2
F: Attractive force acting on nanoparticles in the mobile phase
α: Polarizability of nanoparticles in mobile phase
E: Local electric field formed by gold nanoparticles
図7は、第1の実施形態の分離装置1000においてプラズモン構造体含有層130の金ナノ粒子P1が移動相中の無機ナノ粒子N1を捕捉している様子を示す図である。このように、光照射部1100が固定相部材100に向けて光を照射し続けている間には、光励起された金ナノ粒子P1が、局所的な電場Eを形成し続ける。移動相中の無機ナノ粒子N1は、局所的な電場Eによる引力により減速される。局所的な電場Eが強い場合には、移動相中の無機ナノ粒子N1は、金ナノ粒子P1に捕捉される。つまり、光照射部1100が固定相部材100に向けて光を照射し続けている間には、固定相中の金ナノ粒子P1は移動相中の無機ナノ粒子N1の移動速度を選択的に減速するか、あるいは無機ナノ粒子N1を完全に捕捉し続ける。
FIG. 7 is a diagram showing how gold nanoparticles P1 of the plasmonic structure-containing
なお、無機ナノ粒子N1は、それぞれ異なる大きさを備えている。大きさの異なるそれぞれの無機ナノ粒子N1は、それぞれ異なる分極率を有する。つまり、粒子径の異なる無機ナノ粒子N1に対して、異なる力が働くこととなる。 Note that the inorganic nanoparticles N1 have different sizes. The inorganic nanoparticles N1 having different sizes have different polarizabilities. In other words, different forces act on the inorganic nanoparticles N1 having different particle sizes.
このように、プラズモン構造体含有層130のプラズモン構造体(金属ナノ粒子)は、表面プラズモンを励起することによって移動相中の無機ナノ粒子N1に引力を作用させる。そのため、プラズモン構造体含有層130は、光を照射されている期間内に移動相中の無機ナノ粒子N1を捕捉するか、または移動相中の無機ナノ粒子N1の移動速度を減速させる。
In this manner, the plasmonic structures (metal nanoparticles) of the plasmonic structure-containing
6-3.光照射部の波長
分離装置1000の光照射部1100が照射する光の出力が大きいほど、形成される電場は大きくなる傾向がある。また、プラズモン構造体(金ナノ粒子P1)をプラズモン励起するために、好適な光の波長領域が存在する。
6-3. Wavelength of Light Irradiation Unit The larger the output of the light irradiated by the
図8は、プラズモン構造体として金ナノ粒子P1を用いるとともに固定相としてシリカゲル粒子を用いた第1の実施形態の固定相部材100の拡散反射スペクトルである。図8の横軸は光の波長である。図8の縦軸はクベルカ-ムンク関数である。ここで、固定相部材100のプラズモン構造体含有層130は、金ナノ粒子(粒子径:12nm)を有している。図8に示すように、プラズモン構造体含有層130を有する固定相部材100に対して、500nm以上の波長領域でブロードな表面プラズモン共鳴ピークが観察される。特に、600nm以上900nm以下の波長領域でクベルカ-ムンク関数が大きい。つまり、この波長領域で固定相部材100の光の吸収および散乱が大きいことを示している。
FIG. 8 is a diffuse reflection spectrum of the
そのため、この金ナノ粒子に対しては、光照射部1100が発する光は、この波長領域の光であるとよい。光照射部1100がこの波長領域の光を固定相部材100に向けて照射すると、照射された光のエネルギーは固定相部材100のプラズモン構造体含有層130の表面プラズモン励起に利用される。
Therefore, for the gold nanoparticles, the light emitted by the
第1の実施形態では、光照射部1100は、例えば、波長610nmの赤色光を固定相部材100に向けて照射する。そのため、プラズモン構造体含有層130においては、金ナノ粒子P1が比較的強いプラズモン励起を起こす。
In the first embodiment, the
7.移動相中のナノ粒子の分離方法
7-1.展開槽収容工程
まず、固定相部材100の下部で、薄層クロマトグラフィーの薄層板(プレート)のときと同様(図5のK1の位置)に、目的とする無機ナノ粒子を含むサンプル溶液を少量滴下し、乾燥させて担持する。この際、サンプルの固定位置は、プラズモン構造体含有層130よりも外側の担体層120の領域である。この固定相部材100を、展開槽1200の内部に収容する。これにより、プラズモン構造体含有層130を有する固定相が展開槽1200の内部に収容される。また、液体L1を展開槽1200の内部に収容する。このときに固定相部材100に担持させたサンプルの位置が、液体L1の液面よりも高い位置になるように、液体L1の量を調節する。
7. Method for separating nanoparticles in mobile phase 7-1. Development tank housing process First, in the lower part of the
7-2.光照射工程
展開槽1200の内部に固定相部材100および液体L1(移動相)を収容するとすぐに、毛細管現象によって移動相は固定相に沿って上昇し始める。この後すぐに、光照射部1100から展開槽1200の固定相部材100に光を照射する。光照射部1100は、特に、プラズモン構造体含有層130に光を照射するとよい。
7-2. Light Irradiation Step As soon as the
このように、固定相部材100に向けて光を照射することにより、プラズモン構造体含有層130中の金ナノ粒子P1には表面プラズモンが励起される。液体L1の移動相は、固定相部材100の担体層120からプラズモン構造体含有層130に向けて移動する。プラズモン構造体含有層130では、金ナノ粒子P1が離散的に配置されており、その表面プラズモン共鳴が励起されることにより局在電場が生じる。目的とする無機ナノ粒子N1は移動相である液体L1とともに固定相との吸着と脱着とを繰り返しながら、固定相部材100を上昇する。このとき、移動相が金ナノ粒子P1の箇所を通過する際には金ナノ粒子P1近傍に生じた表面プラズモンによる局在電場によって、プラズモン構造体である金ナノ粒子P1と移動相中の無機ナノ粒子N1との間で引力が働き、移動相中の無機ナノ粒子N1の移動速度が減速する。または移動相中の無機ナノ粒子N1が金ナノ粒子P1の近傍に完全に捕捉される。
By irradiating light toward the
そして、液体L1の移動相はプラズモン構造体含有層130より上の担体層140にまで達する。一方、しかし、光照射部1100が固定相部材100に光を照射している期間内には、プラズモン構造体含有層130の金ナノ粒子P1と移動相中の無機ナノ粒子N1との間で引力が働いている状態が持続される。そのため、プラズモン構造体含有層130の中で無機ナノ粒子N1の移動速度が減速するか、あるいは、無機ナノ粒子N1はプラズモン構造体である金ナノ粒子P1の近傍に完全に捕捉され、サンプル中に存在した夾雑物から分離される。
Then, the mobile phase of the liquid L1 reaches the
このように、担体層120、140の内部では、移動相および無機ナノ粒子N1は、通常の移動速度で移動する。前述のように、無機ナノ粒子N1の移動速度は、移動相の移動速度よりも遅い。一方、光照射中のプラズモン構造体含有層130の内部では、移動相は通常の移動速度で移動し、無機ナノ粒子N1は、さらに減速されるか、捕捉される。
Thus, inside the carrier layers 120, 140, the mobile phase and the inorganic nanoparticles N1 move at a normal moving speed. As mentioned above, the movement speed of the inorganic nanoparticles N1 is slower than the movement speed of the mobile phase. On the other hand, inside the plasmon structure-containing
7-3.その他の工程
その後、目的とするナノ粒子が移動しないように固定相部材100を乾燥させ、移動相を除去する。そして、プラズモン構造体含有層130ごと基材110から剥がし、目的とする無機ナノ粒子N1を溶媒により抽出することができる。プラズモン構造体含有層130を剥がすときには、移動相が無い状態なので光照射を行う必要は無い。目的とする無機ナノ粒子N1はこのようにして分離される。例えば、このように採取した無機ナノ粒子N1を検査にまわしてもよい。
7-3. Other Steps After that, the
このように第1の実施形態の技術は、移動相に液体を用いるとともに固定相に固体を用いる液体クロマトグラフの一種といえる。また、第1の実施形態では、表面プラズモン共鳴を光励起可能なプラズモン構造体を含有する固定相を用い、移動相としてナノ構造体を含む液体を用いる。プラズモン構造体含有層130に光を照射することによりプラズモン構造体に表面プラズモン共鳴を励起させて、固定相中のプラズモン構造体(金ナノ粒子P1)と移動相中のナノ構造体(無機ナノ粒子N1)との間に引力を発生させる。これにより、プラズモン構造体にナノ構造体を捕捉させるか、または、移動相中のナノ構造体の移動速度を減速させる。
In this way, the technique of the first embodiment can be said to be a type of liquid chromatograph that uses a liquid as a mobile phase and a solid as a stationary phase. Further, in the first embodiment, a stationary phase containing a plasmon structure capable of optically exciting surface plasmon resonance is used, and a liquid containing a nanostructure is used as a mobile phase. By irradiating the plasmonic structure-containing
8.第1の実施形態の効果
分離装置1000は、混合物から目的とする無機ナノ粒子N1を分離することができる。その際に、光ピンセット技術のような高出力なレーザーを必要としない。また、プラズモン構造体含有層130に光を照射している期間内には、プラズモン構造体含有層130は液体L1における移動相の無機ナノ粒子N1の移動速度が減速するか、あるいは無機ナノ粒子N1を捕捉している状態を維持する。
8. Effects of the first embodiment The
そのため、この分離装置1000は、ナノ粒子を分離するための検査装置に用いることができる。また、分離装置1000は、ナノ粒子を分離して量産する製造装置として用いることもできる。
Therefore, this
9.変形例
9-1.複数層のプラズモン構造体含有層
図9は、第1の実施形態の変形例における固定相部材200を示す図である。固定相部材200は、基材110と、担持層120と、第1プラズモン構造体含有層230と、担持層140と、第2プラズモン構造体含有層250と、担持層160と、を有する。第1プラズモン構造体含有層230と、第2プラズモン構造体含有層250とは、異なるプラズモン波長を示すプラズモン構造体を有する。例えば、一方が金ナノ粒子を含有し、他方が銀ナノ粒子を含有する。そのため、第1プラズモン構造体含有層230が混合物中の第1無機ナノ粒子を捕捉し、第2プラズモン構造体含有層250が混合物中の第2無機ナノ粒子を捕捉することができる。このように固定相部材は、複数のプラズモン構造体含有層を含んでもよい。
9. Modification 9-1. Plural Layers Containing Plasmonic Structures FIG. 9 is a diagram showing a
9-2.製造工程
分離後の無機ナノ粒子N1については検査に用いることができる。しかし、分離された無機ナノ粒子N1をその後の加工工程にまわしてもよい。これにより、無機ナノ粒子N1を原料とする材料が製造される。
9-2. Manufacturing process The inorganic nanoparticles N1 after separation can be used for inspection. However, the separated inorganic nanoparticles N1 may be passed on to subsequent processing steps. In this way, a material using the inorganic nanoparticles N1 as a raw material is manufactured.
9-3.光の波長
光照射部1100が発する光の波長はプラズモン構造体含有層130のプラズモン構造体の表面プラズモン共鳴を光励起することができればよく、可視光波長あるいは近赤外線波長程度である。光の波長は、例えば、400nm以上1000nm以下の程度である。しかし、この波長領域よりも短い波長または長い波長を用いてもよい。
9-3. Wavelength of Light The wavelength of the light emitted by the
9-4.光を照射するタイミング
固定相部材100を展開槽1200の内部に配置する前から、光照射部1100が展開槽1200に向けて光を照射してもよい。
9-4. Timing of Light Irradiation The
9-5.溶媒への浸漬
固定相部材100を予め溶媒に浸漬してもよい。これにより、無機ナノ粒子N1を含む移動相が固定相部材100のより上側の位置に上がりやすくなる場合があるからである。溶媒として例えば、クロロホルム、トルエン、オレイルアミンが挙げられる。もちろん、上記以外の溶媒を用いてもよい。
9-5. Immersion in Solvent The
9-6.基材
固定相部材100は基材110を有する。担体層120とプラズモン構造体含有層130と担体層140とが自立することができ、固定相部材100の固定相の特性が満たされていれば、基材110はなくてもよい。
9-6. Base Material The
9-7.組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
9-7. Combination The above modifications may be freely combined.
(第2の実施形態)
第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の固定相部材が、第1の実施形態の固定相部材と異なっている。そのため、固定相部材について説明する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described. The stationary phase member of the second embodiment is different from the stationary phase member of the first embodiment. Therefore, the stationary phase member will be explained.
1.固定相部材
図10は、第2の実施形態の固定相部材300の構造を説明するための図である。固定相部材300は、基材110と、担体層120と、プラズモン構造体含有層330と、担体層140と、を有する。固定相部材300は、吸着剤と、吸着剤にプラズモン構造体を配置したプラズモン構造体含有層330と、を有する。固定相部材300は、ナノ構造体を含む移動相を供給されることが可能であるとともに、移動相を固定相に沿って移動させることが可能である。
1. Stationary Phase Member FIG. 10 is a diagram for explaining the structure of a
固定相に固定されたプラズモン構造体として表面プラズモン共鳴を励起可能な金属化合物ナノ粒子を用いることができる。この金属化合物ナノ粒子は、表面プラズモン共鳴を励起可能な大きさと、表面プラズモン共鳴ピークと、を有する。表面プラズモン共鳴を励起可能な大きさとして、例えば、粒径が1nm以上500nm以下の粒子が挙げられる。 Metal compound nanoparticles capable of exciting surface plasmon resonance can be used as the plasmon structure fixed to the stationary phase. This metal compound nanoparticle has a size capable of exciting surface plasmon resonance and a surface plasmon resonance peak. Examples of the size that can excite surface plasmon resonance include particles with a particle size of 1 nm or more and 500 nm or less.
プラズモン構造体の材質として、例えば、金属酸化物等の金属化合物、導電性金属複合酸化物等が挙げられる。金属酸化物として、例えば、酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステンなどが挙げられる。その他の金属化合物として、例えば、硫化銅、硫化銀などが挙げられる。導電性金属複合酸化物として、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)等が挙げられる。 Examples of the material of the plasmonic structure include metal compounds such as metal oxides, conductive metal composite oxides, and the like. Examples of metal oxides include molybdenum oxide, rhenium oxide, and tungsten oxide. Examples of other metal compounds include copper sulfide and silver sulfide. Examples of the conductive metal composite oxide include ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide), and the like.
2.第2の実施形態の効果
固定相部材300のプラズモン構造体含有層は、光照射部1100が光を固定相部材に照射している期間内に、表面プラズモン共鳴を励起させる。これにより、プラズモン構造体は、無機ナノ粒子N1を捕捉し、または、移動相中の無機ナノ粒子N1の移動速度を減速させる。
2. Effects of the Second Embodiment The plasmon structure-containing layer of the
(第3の実施形態)
第3の実施形態について説明する。第3の実施形態のナノ構造体が、第1の実施形態のナノ構造体と異なっている。そのため、分離対象となるナノ構造体について説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described. The nanostructures of the third embodiment are different from the nanostructures of the first embodiment. Therefore, the nanostructures to be separated will be explained.
1.ナノ構造体
移動相の液体L1は、ナノ構造体を含有しても含有しなくともよい。ナノ構造体とは、大きさが0.5nm以上100nm以下の構造体をいう。
1. Nanostructures The mobile phase liquid L1 may or may not contain nanostructures. A nanostructure refers to a structure with a size of 0.5 nm or more and 100 nm or less.
ナノ構造体として、例えば、有機化合物が挙げられる。有機化合物として、例えば、ポリエチレン、ポリスチレンなどの有機高分子、あるいは、デンドリマー、π共役分子などの巨大有機分子、さらには、DNA、たんぱく質、ペプチド、抗原、抗体、エクソソーム、ウイルス、細胞などの生体分子や生体関連物質が挙げられる。また、有機化合物は、ミセル、ベシクル等の有機分子のナノサイズの集合体であってもよい。これらは例示であり、これ以外の化合物であってもよい。 Examples of nanostructures include organic compounds. Examples of organic compounds include organic polymers such as polyethylene and polystyrene, large organic molecules such as dendrimers and π-conjugated molecules, and biomolecules such as DNA, proteins, peptides, antigens, antibodies, exosomes, viruses, and cells. and biologically related substances. Further, the organic compound may be a nano-sized aggregate of organic molecules such as a micelle or a vesicle. These are just examples, and other compounds may be used.
3.第3の実施形態の効果
固定相のプラズモン構造体含有層は、光照射部1100が光を固定相部材に照射している期間内に、表面プラズモン共鳴を励起させる。これにより、プラズモン構造体は、ナノ構造体を捕捉し、または、移動相中のナノ構造体の移動速度を減速させる。
3. Effects of the Third Embodiment The plasmon structure-containing layer of the stationary phase excites surface plasmon resonance during the period in which the
(実施形態の組み合わせ)
第1の実施形態およびその変形例と、第2の実施形態と、第3の実施形態とを自由に組み合わせてもよい。
(Combination of embodiments)
The first embodiment and its modifications, the second embodiment, and the third embodiment may be freely combined.
(実験)
A.金ナノ粒子(プラズモン構造体)
1.実験方法
1-1.固定相部材(固定相担持プレート)
2種類の固定相担持プレートを準備した。1種類目の固定相担持プレートは、通常のTLCプレートにプラズモン構造体含有層を形成したものである。ここで、プラズモン構造体は、金ナノ粒子である。この1種類目の固定相担持プレートは、第1の実施形態の固定相部材100に該当する。2種類目の固定相担持プレートは、通常のTLCプレートである。
(experiment)
A. Gold nanoparticles (plasmon structure)
1. Experimental method 1-1. Stationary phase member (stationary phase support plate)
Two types of stationary phase supporting plates were prepared. The first type of stationary phase supporting plate is a normal TLC plate on which a plasmon structure-containing layer is formed. Here, the plasmonic structure is a gold nanoparticle. This first type of stationary phase supporting plate corresponds to the
ガラス板の上にシリカゲル粒子を塗布し固定してその表面を化学処理したオクタデシル基修飾逆相シリカゲルTLCプレート(Analtech社製、Uniplate P50031)を用いた。移動相の流れる向き(矢印J1)に直交する向きに帯状に位置する領域に、クエン酸で表面が修飾された親水性金ナノ粒子(粒子径:12nm)を塗布し乾燥し、プラズモン構造体含有層を形成した。この粒子はクロロホルムなどの有機溶媒には分散しない。なお、金ナノ粒子を固定する領域は、最終的に移動相による展開が終了した後に、Rf値が0.20から0.375となる領域である。 An octadecyl group-modified reversed-phase silica gel TLC plate (Uniplate P50031, manufactured by Analtech), in which silica gel particles were applied and fixed on a glass plate and the surface was chemically treated, was used. Hydrophilic gold nanoparticles (particle diameter: 12 nm) whose surface has been modified with citric acid are coated on a band-shaped region perpendicular to the flow direction of the mobile phase (arrow J1) and dried to form a region containing a plasmonic structure. formed a layer. The particles do not disperse in organic solvents such as chloroform. Note that the region where the gold nanoparticles are immobilized is the region where the Rf value is from 0.20 to 0.375 after the development with the mobile phase is finally completed.
1-2.ライス形状ZAISナノ粒子(量子ドット)
文献(ACS Appl. Mater. Interfaces 8 (2016) 27151-27161)の方法を用いて、ライス形状ZAISナノ粒子を作製した。ここで、ZAISとは、ZnSとAgInS2 との間の固溶体半導体を示し、その組成は、(AgIn)x Zn2(1-x)S2 で表される。
1-2. Rice-shaped ZAIS nanoparticles (quantum dots)
Rice-shaped ZAIS nanoparticles were produced using the method described in the literature (ACS Appl. Mater. Interfaces 8 (2016) 27151-27161). Here, ZAIS refers to a solid solution semiconductor between ZnS and AgInS 2 , and its composition is represented by (AgIn) x Zn 2 (1-x) S 2 .
金属源として、酢酸銀と酢酸インジウムと酢酸亜鉛を用い、それぞれの比がAg(OAc):In(OAc)3 :Zn(OAc)2 =x:x:2(1-x)となるようにした。これらの混合物を、硫黄化合物とともにオレイルアミン中で150℃から250℃で熱分解することにより、ライス形状ZAISナノ粒子を得た。 Silver acetate, indium acetate, and zinc acetate were used as metal sources, with the respective ratios being Ag(OAc):In(OAc) 3 :Zn(OAc) 2 =x:x:2(1-x). did. Rice-shaped ZAIS nanoparticles were obtained by thermally decomposing these mixtures together with a sulfur compound in oleylamine at 150°C to 250°C.
仕込み比xを0.50および0.90とすることにより、それぞれ、平均粒子径19nmおよび12nmのZAISナノ粒子が得られた。ここで、粒子径とは、粒子における最も長い長さのことである。粒子径を測定するために、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察を行った。 By setting the charging ratio x to 0.50 and 0.90, ZAIS nanoparticles with average particle diameters of 19 nm and 12 nm were obtained, respectively. Here, the particle diameter is the longest length of the particle. In order to measure the particle size, observation was performed using a transmission electron microscope (TEM).
図11は、上記方法により得られたライス形状ZAISナノ粒子(平均粒子径19nm)を示すTEM画像である。 FIG. 11 is a TEM image showing rice-shaped ZAIS nanoparticles (average particle diameter 19 nm) obtained by the above method.
なお、製造条件を変えることにより、ZAISナノ粒子の粒子径を変えることができる。 Note that the particle size of ZAIS nanoparticles can be changed by changing the manufacturing conditions.
1-3.光照射部
光照射部として赤色LED光源を用いた。赤色LED光源は、ピーク波長610nmの単色光を照射することができる。
1-3. Light irradiation section A red LED light source was used as the light irradiation section. The red LED light source can emit monochromatic light with a peak wavelength of 610 nm.
1-4.手順
ZAISナノ粒子を含有するクロロホルム溶液を固定相部材(固定相担持プレート)の担体層120の領域の中央の位置に滴下した。そして、サンプル溶液を乾燥させ、光捕捉のためのターゲットとなる無機ナノ粒子としてZAISナノ粒子を固定相担持プレートの固定相に点状に担持させた。
1-4. Procedure A chloroform solution containing ZAIS nanoparticles was dropped at the center of the area of the
ZAISナノ粒子を担持させた固定相担持プレートを展開槽に配置した。次に、展開槽に展開溶媒(オレイルアミンおよびクロロホルムの混合溶液)を入れるとともに固定相担持プレートに波長610nmの単色光を照射した。そして、その後の様子を観察した。 A stationary phase support plate supporting ZAIS nanoparticles was placed in a development tank. Next, a developing solvent (a mixed solution of oleylamine and chloroform) was placed in the developing tank, and the stationary phase supporting plate was irradiated with monochromatic light having a wavelength of 610 nm. Then, I observed what happened after that.
2.実験結果
2-1.プラズモン構造体含有層の有無
図12は、金ナノ粒子含有層を有する固定相部材に波長610nmの単色光を照射しながら移動相を供給した後の固定相部材の写真である。図12の中央下の矢印に示すように、無機ナノ粒子(量子ドット:QD)は、金ナノ粒子含有層の領域内に捕捉されている。
2. Experimental results 2-1. Presence or absence of plasmonic structure-containing layer FIG. 12 is a photograph of the stationary phase member after the mobile phase was supplied while irradiating monochromatic light with a wavelength of 610 nm to the stationary phase member having the gold nanoparticle-containing layer. As shown by the arrow at the bottom center of FIG. 12, inorganic nanoparticles (quantum dots: QDs) are trapped within the region of the gold nanoparticle-containing layer.
図13は、金ナノ粒子含有層を有する固定相部材に光を照射せずに移動相を供給した後の固定相部材の写真である。図13の上部付近の矢印に示すように、ZAISナノ粒子(量子ドット)は、金ナノ粒子含有層の領域を超えた上方の位置に存在する。 FIG. 13 is a photograph of the stationary phase member after the mobile phase was supplied without irradiating light to the stationary phase member having the gold nanoparticle-containing layer. As shown by the arrow near the top of FIG. 13, the ZAIS nanoparticles (quantum dots) are present above the region of the gold nanoparticle-containing layer.
図14は、金ナノ粒子含有層を有さない固定相部材に波長610nmの単色光を照射しながら移動相を供給した後の固定相部材の写真である。光照射は、図12の金ナノ粒子含有層を有する固定相部材と同じ位置に行った。図14に示すように、ZAISナノ粒子(量子ドット)は、固定相部材の上部の矢印の付近に存在する。この位置は、図13のZAISナノ粒子の位置とほぼ同じであった。 FIG. 14 is a photograph of a stationary phase member that does not have a gold nanoparticle-containing layer after a mobile phase is supplied while irradiating monochromatic light with a wavelength of 610 nm to the stationary phase member. Light irradiation was performed at the same position as the stationary phase member having the gold nanoparticle-containing layer shown in FIG. As shown in FIG. 14, ZAIS nanoparticles (quantum dots) are present near the arrow at the top of the stationary phase member. This position was almost the same as the position of the ZAIS nanoparticles in FIG.
図15は、金ナノ粒子含有層を有さない固定相部材に光を照射せずに移動相を供給した後の固定相部材の写真である。図15に示すように、ZAISナノ粒子(量子ドット)は、固定相部材の上部の矢印の付近に存在する。この位置は、図13および図14のZAISナノ粒子の位置とほぼ同じであった。 FIG. 15 is a photograph of a stationary phase member that does not have a gold nanoparticle-containing layer after a mobile phase is supplied to the stationary phase member without irradiating it with light. As shown in FIG. 15, ZAIS nanoparticles (quantum dots) are present near the arrow at the top of the stationary phase member. This position was approximately the same as the position of the ZAIS nanoparticles in FIGS. 13 and 14.
表1は、上記の結果をまとめた表である。表1に示すように、第1の実施形態の固定相部材100に光を照射した場合のみ、固定相部材100はZAISナノ粒子(量子ドット)を金ナノ粒子含有層(プラズモン構造体含有層)に捕捉することができる。
Table 1 is a table summarizing the above results. As shown in Table 1, only when the
[表1]
サンプル 金ナノ粒子含有層 光 捕捉
サンプル1 有り 有り ○
サンプル2 有り 無し ×
サンプル3 無し 有り ×
サンプル4 無し 無し ×
[Table 1]
Sample Gold nanoparticle-containing layer
Sample 2 Yes No ×
Sample 3 No Yes ×
Sample 4 None None ×
2-2.分離ターゲットである量子ドットの粒子径依存性
粒子径が、7.7nm、12nm、19nmのライス形状ZAISナノ粒子は、文献(ACS Appl. Mater. Interfaces 8 (2016) 27151-27161)の方法を基に反応条件を変更して作製した。粒子径が3.0nm、4.5nm、6.0nmの球状AgInGaSナノ粒子は、文献(ACS Appl. Mater. Interfaces 10 (2018) 42844-42855 )の方法を改良して作製した。これらの粒子を量子ドットとして用いた。
2-2. Particle size dependence of quantum dots as separation targets Rice-shaped ZAIS nanoparticles with particle sizes of 7.7 nm, 12 nm, and 19 nm were prepared based on the method in the literature (ACS Appl. Mater. Interfaces 8 (2016) 27151-27161). was prepared by changing the reaction conditions. Spherical AgInGaS nanoparticles with particle diameters of 3.0 nm, 4.5 nm, and 6.0 nm were produced by improving the method described in the literature (ACS Appl. Mater. Interfaces 10 (2018) 42844-42855). These particles were used as quantum dots.
図16は、粒子径と量子ドットの到達位置との関係を示すグラフである。図16の横軸は量子ドットの粒子径である。図16の縦軸は量子ドットの固定相部材における到達位置のRf値である。なお、金ナノ粒子含有層の領域は、移動相の展開後にRf値が0.20から0.375となる領域である。金ナノ粒子含有層領域に0.89W/cm2 の出力で波長610nmのLED光を照射して、量子ドットを移動相により展開した。 FIG. 16 is a graph showing the relationship between particle diameter and arrival position of quantum dots. The horizontal axis in FIG. 16 is the particle diameter of the quantum dot. The vertical axis in FIG. 16 is the Rf value at the position of the quantum dot in the stationary phase member. Note that the region of the gold nanoparticle-containing layer is a region where the Rf value is from 0.20 to 0.375 after the mobile phase is developed. The gold nanoparticle-containing layer region was irradiated with LED light having a wavelength of 610 nm and an output of 0.89 W/cm 2 to develop quantum dots using a mobile phase.
図16に示すように、光照射を行っても、粒子径が約8nm以下の無機ナノ粒子は金ナノ粒子含有層の領域を透過してしまう。一方、光照射を行うことにより、粒子径が約8nmより大きい無機ナノ粒子は金ナノ粒子含有層で捕捉される。このように、分離装置1000は、粒子径が大きい無機ナノ粒子ほど捕捉しやすい傾向にある。
As shown in FIG. 16, even if light irradiation is performed, inorganic nanoparticles having a particle size of about 8 nm or less pass through the region of the gold nanoparticle-containing layer. On the other hand, by performing light irradiation, inorganic nanoparticles having a particle size larger than about 8 nm are captured in the gold nanoparticle-containing layer. In this way, the
2-3.光強度依存性
図17は、粒子径が19nmのライス形状ZAISナノ粒子を移動相により展開する際に照射光強度を変えて金ナノ粒子含有層の固定相部材に光照射した後の固定相部材の写真である。図17に示すように、粒子径が19nmの場合には、0.63W/cm2 以上の出力で波長610nmのLED光を固定相部材に照射すると、金ナノ粒子含有層は無機ナノ粒子を捕捉することができた。
2-3. Light intensity dependence Figure 17 shows the stationary phase member after the stationary phase member in the gold nanoparticle-containing layer was irradiated with light while changing the irradiation light intensity when rice-shaped ZAIS nanoparticles with a particle diameter of 19 nm were developed using a mobile phase. This is a photo. As shown in Figure 17, when the particle diameter is 19 nm, when the stationary phase member is irradiated with LED light of 610 nm wavelength and an output of 0.63 W/cm 2 or more, the gold nanoparticle-containing layer captures the inorganic nanoparticles. We were able to.
図18は、粒子径が12nmのライス形状ZAISナノ粒子を移動相により展開する際に光強度を変えて金ナノ粒子含有層の固定相部材に光照射した後の固定相部材の写真である。図18に示すように、粒子径が12nmの場合には、0.76W/cm2 以上の出力で波長610nmのLED光を固定相部材に照射すると、金ナノ粒子含有層は無機ナノ粒子を捕捉することができた。 FIG. 18 is a photograph of the stationary phase member of the gold nanoparticle-containing layer after the stationary phase member of the gold nanoparticle-containing layer was irradiated with light while changing the light intensity when rice-shaped ZAIS nanoparticles with a particle diameter of 12 nm were developed using a mobile phase. As shown in Figure 18, when the particle diameter is 12 nm, when the stationary phase member is irradiated with LED light of wavelength 610 nm with an output of 0.76 W/cm 2 or more, the gold nanoparticle-containing layer captures the inorganic nanoparticles. We were able to.
図19は、金ナノ粒子含有層に照射する波長610nmの単色光の強度とライス形状ZAISナノ粒子の到達位置との関係を示すグラフである。図19の横軸は金ナノ粒子含有層に照射する単色光の強度である。図19の縦軸は無機ナノ粒子の固定相部材における到達位置のRf値である。図19は、図17および図18の結果をまとめたグラフである。 FIG. 19 is a graph showing the relationship between the intensity of monochromatic light with a wavelength of 610 nm applied to the gold nanoparticle-containing layer and the arrival position of the rice-shaped ZAIS nanoparticles. The horizontal axis in FIG. 19 is the intensity of monochromatic light irradiated onto the gold nanoparticle-containing layer. The vertical axis in FIG. 19 is the Rf value of the position reached by the inorganic nanoparticles in the stationary phase member. FIG. 19 is a graph summarizing the results of FIGS. 17 and 18.
図19に示すように、粒子径によらず、光強度を増加させれば、金ナノ粒子含有層は、無機ナノ粒子を好適に捕捉することができる。また、光強度が無機ナノ粒子の捕捉に十分でない場合であっても、ナノ粒子の到達位置のRf値は光を照射しない場合に比べて小さくなった。このことは、金ナノ粒子含有層への光照射によって、移動相中の無機ナノ粒子の移動速度を減速できることを示す。 As shown in FIG. 19, the gold nanoparticle-containing layer can suitably capture inorganic nanoparticles by increasing the light intensity, regardless of the particle size. Furthermore, even when the light intensity was not sufficient to capture the inorganic nanoparticles, the Rf value at the position where the nanoparticles arrived was smaller than when no light was irradiated. This indicates that the moving speed of inorganic nanoparticles in the mobile phase can be reduced by irradiating the gold nanoparticle-containing layer with light.
2-4.粒子径の異なる量子ドット混合物の分離
図20は、楕円球形ZAISナノ粒子とダンベル形状ZAISナノ粒子とからなる量子ドット混合物の透過型電子顕微鏡写真である。ダンベル形状ZAISナノ粒子は、文献(J. Phys. Chem. C. 122, 25, (2018) 13705-13715 )の方法を用いて作製した。図20の左側の丸印の中には楕円球形ZAISナノ粒子が存在する。図20の右側の丸印の中にはダンベル形状ZAISナノ粒子が存在する。
2-4. Separation of Quantum Dot Mixture with Different Particle Sizes FIG. 20 is a transmission electron micrograph of a quantum dot mixture consisting of elliptic spherical ZAIS nanoparticles and dumbbell-shaped ZAIS nanoparticles. Dumbbell-shaped ZAIS nanoparticles were produced using the method described in the literature (J. Phys. Chem. C. 122, 25, (2018) 13705-13715). Oval spherical ZAIS nanoparticles are present in the circles on the left side of FIG. 20. Dumbbell-shaped ZAIS nanoparticles are present in the circles on the right side of FIG.
図21は、量子ドット混合物中に含まれる楕円球形ZAISナノ粒子およびダンベル形状ZAISナノ粒子の粒子径とその割合とを示す粒子径分布である。図21の横軸はZAISナノ粒子の粒子径である。図21の縦軸はその粒子径のZAISナノ粒子の出現頻度である。 FIG. 21 is a particle size distribution showing the particle sizes and proportions of elliptic spherical ZAIS nanoparticles and dumbbell-shaped ZAIS nanoparticles contained in the quantum dot mixture. The horizontal axis in FIG. 21 is the particle diameter of ZAIS nanoparticles. The vertical axis in FIG. 21 is the frequency of appearance of ZAIS nanoparticles of the particle size.
図22(a)は、量子ドット混合物に波長610nmのLED光(光強度:0.63W/cm2 )を照射しながら移動相で展開した後の固定相部材の写真である。プラズモン構造体含有層である金ナノ粒子含有層で捕捉された量子ドットと、それよりも上部にまで展開された量子ドットと、に分離されたことが分かる。 FIG. 22(a) is a photograph of the stationary phase member after the quantum dot mixture was developed in a mobile phase while being irradiated with LED light having a wavelength of 610 nm (light intensity: 0.63 W/cm 2 ). It can be seen that the quantum dots were separated into the quantum dots captured in the gold nanoparticle-containing layer, which is the plasmon structure-containing layer, and the quantum dots that were expanded above it.
図22(b)は、金ナノ粒子含有層より上の位置におけるZAISナノ粒子の粒子径分布を示すグラフである。図22(c)は、金ナノ粒子含有層の位置におけるZAISナノ粒子の粒子径分布を示すグラフである。 FIG. 22(b) is a graph showing the particle size distribution of ZAIS nanoparticles at a position above the gold nanoparticle-containing layer. FIG. 22(c) is a graph showing the particle size distribution of ZAIS nanoparticles at the position of the gold nanoparticle-containing layer.
図22(b)(c)に示すように、金ナノ粒子含有層は粒子径が約8nmより大きいZAISナノ粒子を選択的に捕捉し、粒径が8nm以下のより小さいZAISナノ粒子を捕捉しなかった。このように、分離装置は、粒子径の異なるナノ粒子をその粒子径に応じて分離することができる。 As shown in Figure 22(b)(c), the gold nanoparticle-containing layer selectively captures ZAIS nanoparticles with a particle size larger than about 8 nm, and captures smaller ZAIS nanoparticles with a particle size of 8 nm or less. There wasn't. In this way, the separation device can separate nanoparticles having different particle sizes according to their particle sizes.
2-5.照射光の波長の影響
図23は、プラズモン構造体含有層である金ナノ粒子含有層の拡散反射スペクトル(縦軸:クベルカ-ムンク関数)と赤色LED光(波長:610nm)およびXeランプ光をバンドパスフィルターを通すことにより単色化した近赤外光(波長:820nm)の波長領域との関係を示すグラフである。図23の横軸は波長である。波長610nmの赤色光の波長領域および波長820nmの近赤外光の波長領域のいずれも、金ナノ粒子のブロードな表面プラズモン共鳴ピークに重なっている。このため、表面プラズモン共鳴を効果的に光励起できる。
2-5. Effect of wavelength of irradiation light Figure 23 shows the diffuse reflection spectrum (vertical axis: Kubelker-Munk function) of the gold nanoparticle-containing layer, which is a plasmonic structure-containing layer, and the band of red LED light (wavelength: 610 nm) and Xe lamp light. It is a graph showing the relationship between the wavelength range of near-infrared light (wavelength: 820 nm) that has been made monochromatic by passing through a pass filter. The horizontal axis in FIG. 23 is wavelength. Both the wavelength region of red light with a wavelength of 610 nm and the wavelength region of near-infrared light with a wavelength of 820 nm overlap with the broad surface plasmon resonance peak of the gold nanoparticles. Therefore, surface plasmon resonance can be effectively optically excited.
図24は、赤色LED光(波長:610nm)およびXeランプ光をバンドパスフィルターに通すことにより単色光化した近赤外光(波長:820nm)のスペクトルを示すグラフである。図24の横軸は光の波長である。図24の縦軸は光の強度である。なお、縦軸はそれぞれの光スペクトルの最大ピーク強度の値で規格化されている。 FIG. 24 is a graph showing the spectrum of near-infrared light (wavelength: 820 nm) that is made monochromatic by passing red LED light (wavelength: 610 nm) and Xe lamp light through a bandpass filter. The horizontal axis in FIG. 24 is the wavelength of light. The vertical axis in FIG. 24 is the intensity of light. Note that the vertical axis is normalized by the maximum peak intensity value of each optical spectrum.
粒子径が19nmのライス形状ZAISナノ粒子を移動相により展開する際に、照射光波長を変えて金ナノ粒子含有層の固定相部材に光を照射した。 When developing rice-shaped ZAIS nanoparticles with a particle diameter of 19 nm using a mobile phase, the stationary phase member of the gold nanoparticle-containing layer was irradiated with light while changing the wavelength of the irradiation light.
図25は、図24のスペクトルをもつ波長820nmの単色光を照射した場合の光の強度とRf値との間の関係を示すグラフである。図25の横軸は光の強度である。図25の縦軸はRf値である。波長610nmの単色光を照射しながら粒子径19nmのライス形状ZAISナノ粒子を展開した場合(図19)と比較すると、波長820nmの光を照射した場合(図25)においても、Rf値の光強度依存性に大きな差はみられなかった。 FIG. 25 is a graph showing the relationship between the light intensity and the Rf value when monochromatic light with a wavelength of 820 nm having the spectrum shown in FIG. 24 is irradiated. The horizontal axis in FIG. 25 is the intensity of light. The vertical axis in FIG. 25 is the Rf value. Compared to the case where rice-shaped ZAIS nanoparticles with a particle diameter of 19 nm are expanded while being irradiated with monochromatic light with a wavelength of 610 nm (Fig. 19), the light intensity of the Rf value is lower even when irradiated with light with a wavelength of 820 nm (Fig. 25). No significant difference was observed in dependence.
プラズモン構造体含有層である金ナノ粒子含有層の拡散反射スペクトル(図23)では、波長610nmおよび波長820nmでのクベルカ-ムンク関数の値がほとんど同じである。このため、同じ光強度で固定相部材に光を照射した場合には、波長610nmおよび波長820nmにおける表面プラズモン共鳴の励起効率はほとんど同じである。したがって、Rf値にほとんど差が生じない。 In the diffuse reflection spectrum (FIG. 23) of the gold nanoparticle-containing layer, which is the plasmonic structure-containing layer, the Kubelker-Munk function values at wavelengths of 610 nm and 820 nm are almost the same. Therefore, when the stationary phase member is irradiated with light at the same light intensity, the excitation efficiency of surface plasmon resonance at wavelengths of 610 nm and 820 nm is almost the same. Therefore, there is almost no difference in Rf value.
2-6.担持された金ナノ粒子の粒子数密度の影響
金ナノ粒子の粒子数密度を変えてプラズモン構造体含有層を作製した。
2-6. Effect of particle number density of supported gold nanoparticles Plasmon structure-containing layers were fabricated by changing the particle number density of gold nanoparticles.
図26は、金ナノ粒子含有層の拡散反射スペクトルと金ナノ粒子の粒子数密度との関係を示すグラフである。図26の横軸は光の波長である。図26の縦軸はクベルカ-ムンク関数の値である。図26に示すように、プラズモン構造体である金ナノ粒子の粒子数密度が高いほどクベルカ-ムンク関数の値が大きい。 FIG. 26 is a graph showing the relationship between the diffuse reflection spectrum of the gold nanoparticle-containing layer and the particle number density of gold nanoparticles. The horizontal axis in FIG. 26 is the wavelength of light. The vertical axis in FIG. 26 is the value of the Kubelker-Munk function. As shown in FIG. 26, the higher the particle number density of gold nanoparticles that are plasmonic structures, the larger the value of the Kubelker-Munk function.
図26のプラズモン構造体含有層として金ナノ粒子含有層を有する固定相部材を用いて、粒子径が19nmのライス形状ZAISナノ粒子を移動相により展開し、その際に照射光強度を変えて波長610nmのLED光を照射した。 Using a stationary phase member having a gold nanoparticle-containing layer as the plasmonic structure-containing layer in FIG. 26, rice-shaped ZAIS nanoparticles with a particle diameter of 19 nm are expanded by a mobile phase, and at that time, the irradiation light intensity is changed to It was irradiated with 610 nm LED light.
図27は、光強度とZAISナノ粒子のRf値との関係および金ナノ粒子の粒子数密度の依存性を示すグラフである。図27の横軸は光の強度である。図27の縦軸はRf値である。図27中の数字は担持した金ナノ粒子の粒子数密度である。図27に示すように、プラズモン構造体である金ナノ粒子の粒子数密度が高いほど、弱い照射光強度でZAISナノ粒子を捕捉することができる。 FIG. 27 is a graph showing the relationship between light intensity and the Rf value of ZAIS nanoparticles and the dependence on the particle number density of gold nanoparticles. The horizontal axis in FIG. 27 is the intensity of light. The vertical axis in FIG. 27 is the Rf value. The numbers in FIG. 27 are particle number densities of supported gold nanoparticles. As shown in FIG. 27, the higher the particle number density of gold nanoparticles that are plasmonic structures, the more ZAIS nanoparticles can be captured with a weaker irradiation light intensity.
図28は、プラズモン構造体含有層中の金ナノ粒子の粒子数密度と金ナノ粒子含有層中にライス形状ZAISナノ粒子(粒子径19nm)を捕捉可能な最小の照射光強度(Imin)(照射光波長:610nm)との関係を示すグラフである。図28の横軸は金ナノ粒子の粒子数密度である。図28の縦軸は照射光の強度である。図28に示すように、金ナノ粒子の粒子数密度が高いほど、弱い強度の光で粒径19nmのZAISナノ粒子を捕捉することができる。 Figure 28 shows the particle number density of gold nanoparticles in the plasmonic structure-containing layer and the minimum irradiation light intensity (Imin) (irradiation It is a graph showing the relationship with light wavelength: 610 nm). The horizontal axis in FIG. 28 is the particle number density of gold nanoparticles. The vertical axis in FIG. 28 is the intensity of the irradiated light. As shown in FIG. 28, the higher the particle number density of gold nanoparticles, the more ZAIS nanoparticles with a particle size of 19 nm can be captured with light of weaker intensity.
2-7.プラズモン構造体として用いる金ナノ粒子の形状依存性
図29は、プラズモン構造体として用いる金ナノ粒子の電子顕微鏡写真である。図29に示すように、粒径が12nmの球形の金ナノ粒子と、粒径が75nmの八面体形状の金ナノ粒子と、粒径が82nmの球形の金ナノ粒子と、をプラズモン構造体に用いた。なお、八面体形状の粒径とは、八面体の一辺の長さである。
2-7. Shape Dependency of Gold Nanoparticles Used as Plasmon Structures FIG. 29 is an electron micrograph of gold nanoparticles used as plasmon structures. As shown in FIG. 29, spherical gold nanoparticles with a particle size of 12 nm, octahedral gold nanoparticles with a particle size of 75 nm, and spherical gold nanoparticles with a particle size of 82 nm are assembled into a plasmonic structure. Using. Note that the octahedral particle size is the length of one side of the octahedron.
図29の金ナノ粒子をプラズモン構造体含有層に用いた。 The gold nanoparticles shown in FIG. 29 were used in the plasmonic structure-containing layer.
図30は、金ナノ粒子含有層中の金原子数と金ナノ粒子の粒子密度とをまとめた表である。 FIG. 30 is a table summarizing the number of gold atoms in the gold nanoparticle-containing layer and the particle density of gold nanoparticles.
図31は、図30の種々の形状の金ナノ粒子含有層をプラズモン構造体含有層として用いて波長610nmのLED光を照射したライス形状ZAISナノ粒子(粒子径19nm)を展開したときのRf値と照射光強度との関係を示すグラフである。図31の横軸は光の強度である。図31の縦軸はRf値である。 FIG. 31 shows the Rf values when rice-shaped ZAIS nanoparticles (particle diameter 19 nm) are developed using the gold nanoparticle-containing layers of various shapes shown in FIG. 30 as the plasmon structure-containing layer and irradiated with LED light with a wavelength of 610 nm. It is a graph which shows the relationship between and the irradiation light intensity. The horizontal axis in FIG. 31 is the intensity of light. The vertical axis in FIG. 31 is the Rf value.
図31に示すように、粒子径が75nmの八面体形状の金ナノ粒子と粒子径が82nmの球形の金ナノ粒子とで光強度依存性に大きな差はみられなかった。いずれの粒子を用いた場合でも約1W/cm2 以上の光強度においてZAISナノ粒子は金ナノ粒子含有層に捕捉された。一方、より小さな粒子径である12nmの球形の金ナノ粒子を用いた場合には、いずれの光強度においても、ZAISナノ粒子は金ナノ粒子含有層に捕捉されなかった。ZAISナノ粒子の捕捉の成否には、プラズモン構造体の大きさが大きく関わっていることが示唆される。 As shown in FIG. 31, there was no significant difference in light intensity dependence between octahedral gold nanoparticles with a particle diameter of 75 nm and spherical gold nanoparticles with a particle diameter of 82 nm. No matter which particles were used, ZAIS nanoparticles were captured in the gold nanoparticle-containing layer at a light intensity of about 1 W/cm 2 or higher. On the other hand, when spherical gold nanoparticles with a smaller particle diameter of 12 nm were used, ZAIS nanoparticles were not captured in the gold nanoparticle-containing layer at any light intensity. It is suggested that the size of the plasmon structure is greatly involved in the success or failure of capturing ZAIS nanoparticles.
B.銀ナノ粒子(プラズモン構造体)
1.実験方法
1-1.銀ナノ粒子の製造
2mMのNaBH4 と2mMのクエン酸三ナトリウムとを含む水溶液を4.8mL準備した。この水溶液を60℃で30分保持した後、1.17mMのAgNO3 水溶液0.2mLを加えた。この混合溶液を90℃まで昇温し、0.01MのNaOH水溶液を添加して20分加熱した。NaOH水溶液のpHは10.5であった。こうして粒径10nmの銀ナノ粒子を得た。
B. Silver nanoparticles (plasmon structure)
1. Experimental method 1-1. Production of silver nanoparticles 4.8 mL of an aqueous solution containing 2 mM NaBH 4 and 2 mM trisodium citrate was prepared. After holding this aqueous solution at 60° C. for 30 minutes, 0.2 mL of a 1.17 mM AgNO 3 aqueous solution was added. This mixed solution was heated to 90° C., a 0.01M NaOH aqueous solution was added, and the mixture was heated for 20 minutes. The pH of the NaOH aqueous solution was 10.5. In this way, silver nanoparticles with a particle size of 10 nm were obtained.
そして、前述のオクタデシル基修飾逆相シリカゲルTLCプレートに銀ナノ粒子を塗布して乾燥させた。 Silver nanoparticles were then applied to the octadecyl group-modified reversed-phase silica gel TLC plate and dried.
2.実験結果
2-1.光強度依存性
図32は、銀ナノ粒子を用いたプラズモン構造体含有層の拡散反射スペクトルを示すグラフである。図32の横軸は光の波長である。図32の縦軸はクベルカ-ムンク関数の値である。表面プラズモン共鳴ピークが約400nmから600nmの間に観察された。この表面プラズモン共鳴ピークを光励起するために、ピーク波長460nmの単色光を照射できる青色LEDを光照射部として用いた。
2. Experimental results 2-1. Light intensity dependence FIG. 32 is a graph showing the diffuse reflection spectrum of a plasmonic structure-containing layer using silver nanoparticles. The horizontal axis in FIG. 32 is the wavelength of light. The vertical axis in FIG. 32 is the value of the Kubelker-Munk function. A surface plasmon resonance peak was observed between approximately 400 nm and 600 nm. In order to optically excite this surface plasmon resonance peak, a blue LED capable of emitting monochromatic light with a peak wavelength of 460 nm was used as a light irradiation section.
図33は、プラズモン構造体として銀ナノ粒子を用いてその部分に波長460nmの青色LED光を種々の光強度で照射しながらライス形状ZAISナノ粒子(19nm)を展開した後の固定相部材の写真である。図33に示すように、光の強度を増加させるほど、ZAISナノ粒子の移動距離が小さくなり、ZAISナノ粒子を効果的に捕捉することができる。 Figure 33 is a photograph of a stationary phase member after rice-shaped ZAIS nanoparticles (19 nm) were developed using silver nanoparticles as a plasmon structure and irradiating the part with blue LED light with a wavelength of 460 nm at various light intensities. It is. As shown in FIG. 33, as the intensity of light increases, the distance the ZAIS nanoparticles move becomes smaller, and the ZAIS nanoparticles can be captured more effectively.
図34は、図33における照射光強度とライス形状ZAISナノ粒子のRf値との関係を示すグラフである。図34の横軸は波長460nmの青色LED光の強度である。図34の縦軸はRf値である。図34に示すように、光の強度を0.30W/cm2 以上にすると、プラズモン構造体である銀ナノ粒子含有層はZAISナノ粒子を捕捉することができる。 FIG. 34 is a graph showing the relationship between the irradiation light intensity and the Rf value of the rice-shaped ZAIS nanoparticles in FIG. 33. The horizontal axis in FIG. 34 is the intensity of blue LED light with a wavelength of 460 nm. The vertical axis in FIG. 34 is the Rf value. As shown in FIG. 34, when the light intensity is set to 0.30 W/cm 2 or more, the silver nanoparticle-containing layer, which is a plasmon structure, can capture ZAIS nanoparticles.
2-2.照射光の波長依存性
図35は、プラズモン構造体含有層である銀ナノ粒子含有層に照射する単色光の波長(λirrad)と銀ナノ粒子含有層におけるライス形状ZAISナノ粒子(19nm)の捕捉に必要な最小の光強度(Imin)との関係を示すグラフである。図35の横軸は光の波長である。図35の縦軸は金ナノ粒子含有層にZAISナノ粒子を捕捉するために必要な最小の光強度である。図35に示すように、プラズモン構造体として銀ナノ粒子を用いた場合には、照射光の波長が820nmから460nmへと短くなるにつれてZAISナノ粒子の捕捉に必要な最小の光強度は小さくなる。
2-2. Wavelength dependence of irradiated light Figure 35 shows the wavelength (λirrad) of monochromatic light irradiated to the silver nanoparticle-containing layer, which is the plasmonic structure-containing layer, and the capture of rice-shaped ZAIS nanoparticles (19 nm) in the silver nanoparticle-containing layer. It is a graph showing the relationship with the required minimum light intensity (Imin). The horizontal axis in FIG. 35 is the wavelength of light. The vertical axis in FIG. 35 is the minimum light intensity required to trap ZAIS nanoparticles in the gold nanoparticle-containing layer. As shown in FIG. 35, when silver nanoparticles are used as the plasmonic structure, as the wavelength of irradiation light becomes shorter from 820 nm to 460 nm, the minimum light intensity required to capture ZAIS nanoparticles becomes smaller.
図32の銀ナノ粒子含有層の拡散反射スペクトルでは、波長820nmから460nmへと短波長になるにつれてクベルカ-ムンク関数の値は大きくなる。これらのことから、表面プラズモン共鳴をより効果的に光励起することができる波長の短い照射光を用いると、より小さい光の強度でZAISナノ粒子を捕捉することができる。すなわち、表面プラズモン共鳴のピークの裾の付近でクベルカ-ムンク関数の値が小さい波長領域である820nmの光を照射した場合には、光の強度が十分に大きくなければZAISナノ粒子を捕捉することができない。 In the diffuse reflection spectrum of the silver nanoparticle-containing layer shown in FIG. 32, the value of the Kubelker-Munk function increases as the wavelength becomes shorter from 820 nm to 460 nm. For these reasons, ZAIS nanoparticles can be captured with lower light intensity by using irradiation light with a short wavelength that can optically excite surface plasmon resonance more effectively. That is, when irradiating light of 820 nm, which is a wavelength region where the value of the Kubelker-Munk function is small near the tail of the peak of surface plasmon resonance, ZAIS nanoparticles may be captured unless the intensity of the light is sufficiently large. I can't.
2-3.分離ターゲットであるナノ構造体の粒子径依存性
プラズモン構造体含有層として銀ナノ粒子含有層を用いる場合において、種々の粒子径の量子ドット(ZAISナノ粒子またはAgInGaSナノ粒子)を展開し、分離ターゲットである量子ドットの粒子径と捕捉効率との関係を調べた。用いるZAISナノ粒子およびAgInGaSナノ粒子は、プラズモン構造体含有層として金ナノ粒子を用いた場合と同様に作製した。
2-3. Particle size dependence of nanostructures that are separation targets When using a silver nanoparticle-containing layer as a plasmonic structure-containing layer, quantum dots (ZAIS nanoparticles or AgInGaS nanoparticles) of various particle sizes are deployed to form a separation target. We investigated the relationship between particle size and capture efficiency of quantum dots. The ZAIS nanoparticles and AgInGaS nanoparticles used were produced in the same manner as when gold nanoparticles were used as the plasmonic structure-containing layer.
プラズモン構造体として銀ナノ粒子を用い、波長460nmの青色LED光を照射しながら種々のサイズの量子ドットを展開した。 Using silver nanoparticles as a plasmon structure, quantum dots of various sizes were developed while irradiating blue LED light with a wavelength of 460 nm.
図36は、用いた量子ドットの粒子径とRf値との関係を示すグラフである。図36の横軸は分離ターゲットである量子ドットの粒子径である。図36の縦軸はRf値である。図36に示すように、粒子径が7.8nm以上の場合には、プラズモン構造体はZAISナノ粒子またはAgInGaSナノ粒子を捕捉することができる。 FIG. 36 is a graph showing the relationship between the particle diameter of the quantum dots used and the Rf value. The horizontal axis in FIG. 36 is the particle diameter of the quantum dots that are the separation targets. The vertical axis in FIG. 36 is the Rf value. As shown in FIG. 36, when the particle size is 7.8 nm or more, the plasmonic structure can capture ZAIS nanoparticles or AgInGaS nanoparticles.
C.ITO粒子(プラズモン構造体)
1.実験方法
前述のオクタデシル基修飾逆相シリカゲルTLCプレートにプラズモン構造体含有層としてITO粒子(Aldrich社製)を塗布して乾燥させた固定相担持プレートを製作した。ITO粒子の粒子径は100nmであった。プラズモン構造体含有層中のITO粒子の個数密度は1.1×1013個/cm3 であった。分離ターゲットであるナノ構造体として粒子径19nmのライス形状ZAISナノ粒子を用いた。
C. ITO particles (plasmonic structure)
1. Experimental Method A stationary phase support plate was prepared by applying ITO particles (manufactured by Aldrich) as a plasmonic structure-containing layer to the above-mentioned octadecyl group-modified reversed-phase silica gel TLC plate and drying it. The particle diameter of the ITO particles was 100 nm. The number density of ITO particles in the plasmonic structure-containing layer was 1.1×10 13 particles/cm 3 . Rice-shaped ZAIS nanoparticles with a particle diameter of 19 nm were used as the nanostructures serving as separation targets.
図37は、ITO粒子含有層の拡散反射スペクトルを示すグラフである。図37の横軸は光の波長である。図37の縦軸はクベルカ-ムンク関数である。図37に示すように、ブロードな表面プラズモン共鳴ピークが600nm以上の近赤外領域に存在する。また、波長820nmでは、表面プラズモン共鳴ピークの裾野である。しかし、図37の820nmでのクベルカ-ムンク関数の値は図23および図32における照射波長でのクベルカ-ムンク関数の値と同程度である。このため、波長820nmの近赤外単色光を照射することによりITO粒子の表面プラズモン共鳴は十分効果的に光励起される。 FIG. 37 is a graph showing the diffuse reflection spectrum of the ITO particle-containing layer. The horizontal axis in FIG. 37 is the wavelength of light. The vertical axis in FIG. 37 is the Kubelker-Munk function. As shown in FIG. 37, a broad surface plasmon resonance peak exists in the near-infrared region of 600 nm or more. Furthermore, the wavelength of 820 nm is at the base of the surface plasmon resonance peak. However, the value of the Kubelker-Munk function at 820 nm in FIG. 37 is comparable to the value of the Kubelker-Munk function at the irradiation wavelength in FIGS. 23 and 32. Therefore, by irradiating near-infrared monochromatic light with a wavelength of 820 nm, the surface plasmon resonance of the ITO particles is sufficiently effectively photoexcited.
2.実験結果
図38は、プラズモン構造体としてITO粒子を担持させたプラズモン構造体含有層を用いてXeランプ光より取り出した820nmの単色光を照射しながらライス形状ZAISナノ粒子(粒子径:19nm)を展開した後の固定相担持プレートの写真である。図38に示すように、光を照射していない場合には、ZAISナノ粒子はITO粒子含有層にほとんど捕捉されることなく固定相担持プレートの上部にまで移動した。ただし、光の強度が0.31W/cm2 の場合には、光を照射しなかった場合に比べて、ZAISナノ粒子の移動距離が短くなった。光の強度が0.45W/cm2 以上の場合には、固定相担持プレートのITO粒子含有層部分において、ライス形状ZAISナノ粒子が捕捉された。
2. Experimental results Figure 38 shows rice-shaped ZAIS nanoparticles (particle diameter: 19 nm) being irradiated with 820 nm monochromatic light extracted from Xe lamp light using a plasmon structure-containing layer supporting ITO particles as a plasmon structure. This is a photograph of the stationary phase supporting plate after development. As shown in FIG. 38, when no light was irradiated, the ZAIS nanoparticles were hardly captured by the ITO particle-containing layer and moved to the upper part of the stationary phase support plate. However, when the light intensity was 0.31 W/cm 2 , the moving distance of the ZAIS nanoparticles was shorter than when no light was irradiated. When the light intensity was 0.45 W/cm 2 or more, rice-shaped ZAIS nanoparticles were captured in the ITO particle-containing layer portion of the stationary phase support plate.
図39は、プラズモン構造体としてITO粒子を用いて820nmの単色光を照射しながらライス形状ZAISナノ粒子(粒子径19nm)を展開したときの光の強度とRf値との関係を示すグラフである。図39の横軸は光の強度である。図39の縦軸はライス形状ZAISナノ粒子のRf値である。図39に示すように、0.45W/cm2 程度以上の強度の光を固定相担持プレートに照射すれば、ITO粒子含有層部分でライス形状ZAISナノ粒子を捕捉することができる。このように、金属ナノ粒子に限らず、金属酸化物等の金属化合物からなるナノ粒子をプラズモン構造体として用いることができる。 FIG. 39 is a graph showing the relationship between light intensity and Rf value when rice-shaped ZAIS nanoparticles (particle diameter 19 nm) are expanded while irradiating monochromatic light of 820 nm using ITO particles as a plasmon structure. . The horizontal axis in FIG. 39 is the intensity of light. The vertical axis in FIG. 39 is the Rf value of the rice-shaped ZAIS nanoparticles. As shown in FIG. 39, if the stationary phase support plate is irradiated with light having an intensity of about 0.45 W/cm 2 or more, the rice-shaped ZAIS nanoparticles can be captured in the ITO particle-containing layer portion. In this way, not only metal nanoparticles but also nanoparticles made of metal compounds such as metal oxides can be used as the plasmonic structure.
D.分離ターゲットであるナノ構造体として有機化合物を用いる場合の光捕捉
1.実験方法
前述のオクタデシル基修飾逆相シリカゲルTLCプレートにプラズモン構造体含有層として金ナノ粒子を担持させた固定相担持プレートを製作した。金ナノ粒子の粒子径は12nmであった。金ナノ粒子の個数密度は3.5×1013個/cm3 であった。ターゲットであるナノ構造体として粒子径47nmの蛍光ポリスチレンビーズ(Thermo SCIENTIFIC社製)を用いた。展開溶媒はメタノールであった。
D. Light capture when using an organic compound as a nanostructure that is a
2.実験結果
図40は、波長610nmのLED光を種々の光強度で照射しながらナノ構造体としてポリスチレンビーズをメタノールで展開した後の固定相担持プレートの写真である。図40に示すように、光の強度を上げると金ナノ粒子含有層はポリスチレンビーズを捕捉することができる。光の強度が0.63W/cm2 の場合には、金ナノ粒子含有層の上部において大部分のポリスチレンビーズを捕捉することができた。光の強度が0.88W/cm2 の場合には、金ナノ粒子含有層の中央部においてすべてのポリスチレンビーズを捕捉することができた。
2. Experimental Results FIG. 40 is a photograph of a stationary phase support plate after polystyrene beads were developed as nanostructures with methanol while being irradiated with LED light having a wavelength of 610 nm at various light intensities. As shown in FIG. 40, when the light intensity is increased, the gold nanoparticle-containing layer can capture the polystyrene beads. When the light intensity was 0.63 W/cm 2 , most of the polystyrene beads could be captured on the top of the gold nanoparticle-containing layer. When the light intensity was 0.88 W/cm 2 , all the polystyrene beads could be captured in the center of the gold nanoparticle-containing layer.
図41は、TLC上にポリスチレンビーズを滴下固定した位置(原点)からメタノールで展開した際のポリスチレンビーズの移動距離と照射光強度との関係を示すグラフである。図41の横軸は光の強度である。図41の縦軸はポリスチレンビーズの原点からの移動距離(cm)である。図41に示すように、十分な強度の光を固定相担持プレートに照射すれば、プラズモン構造体はポリスチレンビーズを捕捉することができる。 FIG. 41 is a graph showing the relationship between the moving distance of polystyrene beads and the intensity of irradiated light when developed with methanol from the position (origin) where polystyrene beads were dropped and fixed on TLC. The horizontal axis in FIG. 41 is the intensity of light. The vertical axis in FIG. 41 is the moving distance (cm) of the polystyrene beads from the origin. As shown in FIG. 41, if the stationary phase supporting plate is irradiated with light of sufficient intensity, the plasmonic structure can capture the polystyrene beads.
E.実験のまとめ
プラズモン構造体である金ナノ粒子含有層の表面プラズモン共鳴を励起できる波長で十分な強度の光を照射することにより、金ナノ粒子含有層は、移動相中の無機ナノ粒子(量子ドット)を捕捉することができた。光強度が大きいほど、金ナノ粒子含有層が無機ナノ粒子を捕捉する力が強まる傾向がある。また、無機ナノ粒子の粒子径が小さいほど、金ナノ粒子含有層が無機ナノ粒子を捕捉することは困難な傾向がある。
E. Summary of the experiment By irradiating the gold nanoparticle-containing layer, which is a plasmon structure, with light of sufficient intensity at a wavelength that can excite the surface plasmon resonance of the gold nanoparticle-containing layer, the gold nanoparticle-containing layer is able to absorb inorganic nanoparticles (quantum dots) in the mobile phase. ) was able to be captured. As the light intensity increases, the ability of the gold nanoparticle-containing layer to capture inorganic nanoparticles tends to increase. Furthermore, the smaller the particle size of the inorganic nanoparticles, the more difficult it tends to be for the gold nanoparticle-containing layer to capture the inorganic nanoparticles.
また、光の強度が無機ナノ粒子の捕捉に十分でない場合であっても、移動相中の無機ナノ粒子の移動速度を減速させることができた。これにより、無機ナノ粒子の停止位置が、光を照射しない場合に比べて小さなRf値になった。 Furthermore, even when the intensity of light was not sufficient to capture inorganic nanoparticles, the movement speed of inorganic nanoparticles in the mobile phase could be slowed down. As a result, the stopping position of the inorganic nanoparticles had a smaller Rf value than when no light was irradiated.
プラズモン構造体は金属ナノ粒子に限らない。プラズモン構造体は金ナノ粒子、銀ナノ粒子、ITO粒子等、表面プラズモン共鳴を励起可能な粒子であれば特に材料を限定されない。 Plasmonic structures are not limited to metal nanoparticles. The material of the plasmon structure is not particularly limited as long as it is a particle capable of exciting surface plasmon resonance, such as gold nanoparticles, silver nanoparticles, and ITO particles.
捕捉ターゲットまたは分離ターゲットであるナノ構造体は、無機化合物、有機化合物のいずれであってもよい。例えば、導電体、半導体、絶縁体のいずれであってもよい。ポリスチレンビーズのように絶縁性の高い材料であっても、プラズモン構造体が発生する微視的な局在電場を受けて、プラズモン構造体とナノ構造体との間に引力が発生する。 A nanostructure that is a capture target or a separation target may be an inorganic compound or an organic compound. For example, it may be a conductor, a semiconductor, or an insulator. Even with highly insulating materials such as polystyrene beads, an attractive force is generated between the plasmonic structure and the nanostructure due to the microscopic localized electric field generated by the plasmonic structure.
(付記)
第1の態様における分離装置は、固定相を有する固定相部材と、固定相部材および移動相を収容可能な展開槽と、固定相部材に向けて光を照射する光照射部と、を有する。固定相は、吸着剤と、吸着剤にプラズモン構造体を配置したプラズモン構造体含有層と、を有する。固定相部材は、ナノ構造体を含む移動相を供給されることが可能であるとともに、移動相を固定相に沿って移動させることが可能である。
(Additional note)
The separation device in the first aspect includes a stationary phase member having a stationary phase, a development tank capable of accommodating the stationary phase member and the mobile phase, and a light irradiation unit that irradiates light toward the stationary phase member. The stationary phase includes an adsorbent and a plasmonic structure-containing layer in which a plasmonic structure is arranged on the adsorbent. The stationary phase member can be supplied with a mobile phase that includes nanostructures and can move the mobile phase along the stationary phase.
第2の態様における分離装置においては、光照射部は、プラズモン構造体に表面プラズモン共鳴を励起可能な光を照射する。 In the separation device according to the second aspect, the light irradiation unit irradiates the plasmon structure with light capable of exciting surface plasmon resonance.
第3の態様における分離装置においては、プラズモン構造体は、光照射部が光を固定相部材に照射している期間内に、ナノ構造体を捕捉するか、または、移動相中のナノ構造体の移動速度を減速させる。 In the separation device according to the third aspect, the plasmon structure captures the nanostructure during the period in which the light irradiation section is irradiating the stationary phase member with light, or captures the nanostructure in the mobile phase. Slows down the movement speed of.
第4の態様における分離装置においては、固定相は、プラズモン構造体を含有せず吸着剤を含有する第1担体層および第2担体層を有する。プラズモン構造体含有層は、第1担体層と第2担体層との間の位置に配置されている。 In the separation device according to the fourth aspect, the stationary phase has a first carrier layer and a second carrier layer that do not contain a plasmonic structure but contain an adsorbent. The plasmonic structure-containing layer is arranged at a position between the first carrier layer and the second carrier layer.
第5の態様における分離装置においては、プラズモン構造体は、表面プラズモン共鳴ピークをもつ金属ナノ粒子である。 In the separation device according to the fifth aspect, the plasmon structure is a metal nanoparticle having a surface plasmon resonance peak.
第6の態様における分離装置においては、プラズモン構造体は、表面プラズモン共鳴ピークをもつ金属化合物ナノ粒子である。 In the separation device according to the sixth aspect, the plasmon structure is a metal compound nanoparticle having a surface plasmon resonance peak.
第7の態様における分離装置においては、ナノ構造体は、無機化合物または有機化合物からなるナノ粒子である。 In the separation device according to the seventh aspect, the nanostructures are nanoparticles made of an inorganic compound or an organic compound.
第8の態様における固定相部材は、固定相を有する。固定相は、吸着剤と、吸着剤にプラズモン構造体を配置したプラズモン構造体含有層と、を有する。固定相部材は、ナノ構造体を含む移動相を供給されることが可能であるとともに、移動相を固定相に沿って移動させることが可能である。 The stationary phase member in the eighth aspect has a stationary phase. The stationary phase includes an adsorbent and a plasmonic structure-containing layer in which a plasmonic structure is arranged on the adsorbent. The stationary phase member can be supplied with a mobile phase that includes nanostructures and can move the mobile phase along the stationary phase.
第9の態様における固定相部材においては、プラズモン構造体は、光を固定相部材に照射している期間内に、ナノ構造体を捕捉するか、または、移動相中のナノ構造体の移動速度を減速させる。 In the stationary phase member according to the ninth aspect, the plasmon structure captures the nanostructure during the period when the stationary phase member is irradiated with light, or the plasmon structure captures the nanostructure at a speed of movement of the nanostructure in the mobile phase. to slow down.
第10の態様における固定相部材においては、固定相は、プラズモン構造体を含有せず吸着剤を含有する第1担体層および第2担体層を有する。プラズモン構造体含有層は、第1担体層と第2担体層との間の位置に配置されている。 In the stationary phase member according to the tenth aspect, the stationary phase has a first carrier layer and a second carrier layer that do not contain a plasmonic structure but contain an adsorbent. The plasmonic structure-containing layer is arranged at a position between the first carrier layer and the second carrier layer.
第11の態様における固定相部材においては、プラズモン構造体は、表面プラズモン共鳴ピークをもつ。 In the stationary phase member according to the eleventh aspect, the plasmon structure has a surface plasmon resonance peak.
第12の態様におけるナノ構造体の分離方法においては、移動相に液体を用いるとともに固定相に固体を用いる液体クロマトグラフを用いる。表面プラズモン共鳴を励起可能なプラズモン構造体を含有する固定相を用いる。移動相としてナノ構造体を含む液体を用いる。プラズモン構造体に光を照射することによりプラズモン構造体に表面プラズモン共鳴を励起させる。プラズモン構造体にナノ構造体を捕捉させるか、または、移動相中のナノ構造体の移動速度を減速させる。 In the method for separating nanostructures in the twelfth aspect, a liquid chromatograph is used that uses a liquid as a mobile phase and a solid as a stationary phase. A stationary phase containing a plasmon structure capable of exciting surface plasmon resonance is used. A liquid containing nanostructures is used as a mobile phase. Surface plasmon resonance is excited in the plasmon structure by irradiating the plasmon structure with light. The plasmonic structure traps the nanostructure or slows down the movement speed of the nanostructure in the mobile phase.
第13の態様におけるナノ構造体の分離方法においては、プラズモン構造体に光を照射することによりプラズモン構造体に表面プラズモン共鳴を励起させて、プラズモン構造体とナノ構造体との間に引力を発生させる。 In the method for separating nanostructures in the thirteenth aspect, surface plasmon resonance is excited in the plasmon structure by irradiating the plasmon structure with light, thereby generating an attractive force between the plasmon structure and the nanostructure. let
1000…分離装置
1100…光照射部
1200…展開槽
100…固定相部材
110…基材
120、140…担体層
130…プラズモン構造体含有層
L1…液体
P1…金ナノ粒子
N1…無機ナノ粒子
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記固定相部材および移動相を収容可能な展開槽と、
前記固定相部材に向けて光を照射する光照射部と、
を有し、
前記固定相は、
吸着剤と、
前記吸着剤にプラズモン構造体を配置したプラズモン構造体含有層と、を有し、
前記固定相部材は、
ナノ構造体を含む前記移動相を供給されることが可能であるとともに、
前記移動相を前記固定相に沿って移動させることが可能であること
を含む分離装置。 a stationary phase member having a stationary phase;
a development tank capable of accommodating the stationary phase member and the mobile phase;
a light irradiation unit that irradiates light toward the stationary phase member;
has
The stationary phase is
an adsorbent;
a plasmonic structure-containing layer in which a plasmonic structure is arranged on the adsorbent;
The stationary phase member is
said mobile phase comprising nanostructures;
A separation device comprising being able to move the mobile phase along the stationary phase.
前記光照射部は、
前記プラズモン構造体に表面プラズモン共鳴を励起可能な光を照射すること
を含む分離装置。 The separation device according to claim 1,
The light irradiation section is
A separation device comprising irradiating the plasmon structure with light capable of exciting surface plasmon resonance.
前記プラズモン構造体は、
前記光照射部が光を前記固定相部材に照射している期間内に、
前記ナノ構造体を捕捉するか、または、前記移動相中の前記ナノ構造体の移動速度を減速させること
を含む分離装置。 The separation device according to claim 1 or 2,
The plasmonic structure is
During the period in which the light irradiation unit irradiates the stationary phase member with light,
A separation device comprising capturing the nanostructures or slowing down the rate of movement of the nanostructures in the mobile phase.
前記固定相は、
前記プラズモン構造体を含有せず前記吸着剤を含有する第1担体層および第2担体層を有し、
前記プラズモン構造体含有層は、
前記第1担体層と前記第2担体層との間の位置に配置されていること
を含む分離装置。 In the separation device according to any one of claims 1 to 3,
The stationary phase is
comprising a first carrier layer and a second carrier layer that do not contain the plasmonic structure and contain the adsorbent;
The plasmonic structure-containing layer is
A separation device comprising: a separation device disposed at a position between the first carrier layer and the second carrier layer.
前記プラズモン構造体は、
表面プラズモン共鳴ピークをもつ金属ナノ粒子であること
を含む分離装置。 In the separation device according to any one of claims 1 to 4,
The plasmonic structure is
A separation device comprising metal nanoparticles with a surface plasmon resonance peak.
前記プラズモン構造体は、
表面プラズモン共鳴ピークをもつ金属化合物ナノ粒子であること
を含む分離装置。 In the separation device according to any one of claims 1 to 4,
The plasmonic structure is
A separation device comprising metal compound nanoparticles having a surface plasmon resonance peak.
前記ナノ構造体は、
無機化合物または有機化合物からなるナノ粒子であること
を含む分離装置。 In the separation device according to any one of claims 1 to 6,
The nanostructure is
A separation device comprising nanoparticles made of inorganic or organic compounds.
前記固定相は、
吸着剤と、
前記吸着剤にプラズモン構造体を配置したプラズモン構造体含有層と、を有し、
前記固定相部材は、
ナノ構造体を含む移動相を供給されることが可能であるとともに、
前記移動相を前記固定相に沿って移動させることが可能であること
を含む固定相部材。 In a stationary phase member having a stationary phase,
The stationary phase is
an adsorbent;
a plasmonic structure-containing layer in which a plasmonic structure is arranged on the adsorbent;
The stationary phase member is
can be supplied with a mobile phase containing nanostructures, and
A stationary phase member, the stationary phase member being capable of moving the mobile phase along the stationary phase.
前記プラズモン構造体は、
光を前記固定相部材に照射している期間内に、
前記ナノ構造体を捕捉するか、または、前記移動相中の前記ナノ構造体の移動速度を減速させること
を含む固定相部材。 The stationary phase member according to claim 8,
The plasmonic structure is
During the period when the stationary phase member is irradiated with light,
A stationary phase member comprising capturing the nanostructures or slowing down the rate of movement of the nanostructures in the mobile phase.
前記固定相は、
前記プラズモン構造体を含有せず前記吸着剤を含有する第1担体層および第2担体層を有し、
前記プラズモン構造体含有層は、
前記第1担体層と前記第2担体層との間の位置に配置されていること
を含む固定相部材。 The stationary phase member according to claim 8 or 9,
The stationary phase is
comprising a first carrier layer and a second carrier layer that do not contain the plasmonic structure and contain the adsorbent;
The plasmonic structure-containing layer is
A stationary phase member disposed between the first carrier layer and the second carrier layer.
前記プラズモン構造体は、
表面プラズモン共鳴ピークをもつこと
を含む固定相部材。 The stationary phase member according to any one of claims 8 to 10,
The plasmonic structure is
A stationary phase member having a surface plasmon resonance peak.
表面プラズモン共鳴を励起可能なプラズモン構造体を含有する前記固定相を用い、
前記移動相としてナノ構造体を含む液体を用い、
前記プラズモン構造体に光を照射することにより前記プラズモン構造体に前記表面プラズモン共鳴を励起させ、
前記プラズモン構造体に前記ナノ構造体を捕捉させるか、または、前記移動相中の前記ナノ構造体の移動速度を減速させること
を含むナノ構造体の分離方法。 Using a liquid chromatograph that uses a liquid as a mobile phase and a solid as a stationary phase,
Using the stationary phase containing a plasmon structure capable of exciting surface plasmon resonance,
Using a liquid containing nanostructures as the mobile phase,
Exciting the surface plasmon resonance in the plasmon structure by irradiating the plasmon structure with light,
A method for separating nanostructures, comprising trapping the nanostructures in the plasmonic structure or slowing down the movement speed of the nanostructures in the mobile phase.
前記プラズモン構造体に光を照射することにより前記プラズモン構造体に前記表面プラズモン共鳴を励起させて、
前記プラズモン構造体と前記ナノ構造体との間に引力を発生させること
を含むナノ構造体の分離方法。 The method for separating nanostructures according to claim 12,
Exciting the surface plasmon resonance in the plasmon structure by irradiating the plasmon structure with light,
A method for separating nanostructures, comprising generating an attractive force between the plasmonic structure and the nanostructure.
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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山西 大樹 ほか,液/液界面光ピンセットを用いた半導体・金属ナノ粒子の高効率光捕捉,2018年 第79回 応用物理学会秋季学術講演会[講演予稿集],日本,公益社団法人応用物理学会 |
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