JPWO2007058173A1 - Metal nanoplate-immobilized substrate and method for producing the same - Google Patents

Metal nanoplate-immobilized substrate and method for producing the same Download PDF

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宗孝 小山
宗孝 小山
ビン アリ ウマ アクラジャス
ビン アリ ウマ アクラジャス
平尾 一之
一之 平尾
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Abstract

センシングデバイス、光デバイスおよび電子デバイスなどにより好適に応用することのできる金属ナノ粒子を得るべく、基材表面に付着させた金属核種を同種の金属イオンを含む溶液に浸漬して還元を進行させることにより基材表面上に固定化された金属ナノプレートを含む金属ナノプレート固定化基材を提供する。In order to obtain metal nanoparticles that can be suitably applied to sensing devices, optical devices, electronic devices, and the like, the metal nuclides attached to the surface of the substrate are immersed in a solution containing the same kind of metal ions and the reduction proceeds. Provides a metal nanoplate-immobilized substrate comprising metal nanoplates immobilized on the substrate surface.

Description

本発明は、金属ナノプレート固定化基材およびその製造方法、ならびに当該金属ナノプレートを含む電気化学素子および電池用電極に関する。   The present invention relates to a metal nanoplate-immobilized substrate and a method for producing the same, and an electrochemical element and a battery electrode including the metal nanoplate.

ナノテクノロジーが注目されている昨今、なかでも数nm〜数百nmの粒径を有する金属ナノ粒子は特異的な光学特性、電気的特性、磁気特性および触媒作用を備えていることから、金属ナノ粒子を基材に固定化して得られる金属ナノ粒子固定化基材を、センシングデバイス、光デバイスおよび電子デバイスなどに応用することが期待されている。
ここで、「金属ナノ粒子」とは、通常nmサイズの球状粒子を意味するが、近年は、製造条件を変更することによって種々の形状を有する金属ナノ粒子が提案されている。例えば、縦横比の異なる棒状粒子など、種々の形状の金属ナノ粒子の製造が可能になっている(非特許文献1)。
In recent years when nanotechnology has attracted attention, metal nanoparticles having a particle size of several nanometers to several hundred nanometers have specific optical properties, electrical properties, magnetic properties and catalytic action. Application of a metal nanoparticle-immobilized substrate obtained by immobilizing particles to a substrate is expected to be applied to sensing devices, optical devices, electronic devices, and the like.
Here, “metal nanoparticles” usually mean spherical particles of nm size, but in recent years, metal nanoparticles having various shapes have been proposed by changing production conditions. For example, it is possible to produce metal nanoparticles having various shapes such as rod-shaped particles having different aspect ratios (Non-Patent Document 1).

また、上記従来の金属ナノ粒子の直径は例えば10nm〜100nmであるが、当該厚さに比して極めて広大な平坦部を有する金属ナノ構造体も報告されている。このような平坦部を有する金属ナノ構造体は、金属の種類や製造条件によっては、多角形などの特異な形状を有し、「金属ナノプレート」とも称することができる。
金属ナノプレートについての研究報告は極めて少ないのが現状であるが(例えば非特許文献2)、上記非特許文献1においては、陰イオン性リン脂質であるdimyristoyl−L−α−phosphatidyl−DL−glycerol(DMPG)を金属の保護剤として用いることによって、六角形板状の金属ナノ粒子が形成されることが報告されている。
Moreover, although the diameter of the said conventional metal nanoparticle is 10 nm-100 nm, for example, the metal nanostructure which has a very large flat part compared with the said thickness is also reported. The metal nanostructure having such a flat portion has a unique shape such as a polygon depending on the type of metal and the manufacturing conditions, and can also be referred to as a “metal nanoplate”.
Although there are very few research reports on metal nanoplates (for example, Non-Patent Document 2), in Non-Patent Document 1, the anionic phospholipid dimyristol-L-α-phosphatidyl-DL-glycerol is used. It has been reported that hexagonal plate-like metal nanoparticles are formed by using (DMPG) as a metal protective agent.

しかしながら、上記非特許文献1においては、金属ナノプレートが形成されるのは水溶液中であり、当該金属ナノプレートが分散した水溶液が得られたことのみが報告されている。すなわち、基材上に固定化された金属ナノプレートについては報告されておらず、また、金属ナノプレートの効率的な製造方法や金属ナノプレート固定化物の物性については明らかではなかった。
なお、例えば特許文献1には、製紙やプラスチックの分野において充填材として用いられる「沈降炭酸カルシウム粒子」のナノプレートの製造方法について開示されているが、金属ナノプレートとは材料、物性、製造条件および用途などの点で大きく異なり、当該製造方法をそのまま金属に適用して基材上に固定化された金属ナノプレートを効率的に製造することはできない。
However, in the said nonpatent literature 1, it is only reported that the metal nanoplate was formed in aqueous solution and the aqueous solution in which the said metal nanoplate was disperse | distributed was obtained. That is, there has been no report on metal nanoplates immobilized on a substrate, and it has not been clear about an efficient production method of metal nanoplates or physical properties of metal nanoplates immobilized.
For example, Patent Document 1 discloses a method for producing nanoplates of “precipitated calcium carbonate particles” used as a filler in the field of papermaking and plastics. Metal nanoplates are materials, physical properties, and production conditions. It differs greatly in terms of use and the like, and the production method cannot be applied to a metal as it is to efficiently produce metal nanoplates immobilized on a substrate.

また、本願発明者らは、架橋試薬層などを使用することなく直接金属ナノ粒子を基材上に固定化する方法を見出し、研究を重ねてきたが(特許文献2参照)、基材上に固定化された金属ナノプレートは得られなかった。
Nikhil R. Jana, Latha Gearheart, Catherine J. Murphy, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4065-4067 D.Ibano, Y.Yokota, T.Tomonaga, Chem.Lett., 32, 574(2003) 特表2004−533396号公報 特開2005−187915号公報
In addition, the present inventors have found a method for directly immobilizing metal nanoparticles on a substrate without using a cross-linking reagent layer or the like, and have conducted research (see Patent Document 2). An immobilized metal nanoplate was not obtained.
Nikhil R. Jana, Latha Gearheart, Catherine J. Murphy, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4065-4067 D. Ibano, Y. Yokota, T. Tomonaga, Chem. Lett., 32, 574 (2003) JP-T-2004-533396 JP 2005-187915 A

以上のような従来技術に鑑み、本発明の目的は、センシングデバイス、光デバイスおよび電子デバイスなどにより好適に応用することのできる材料として、基材上に固定化された金属ナノプレートおよびその製造方法をより簡易かつ確実に得ることにある。   In view of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a metal nanoplate immobilized on a substrate as a material that can be suitably applied to a sensing device, an optical device, an electronic device, and the like, and a method for manufacturing the same. Is to obtain more easily and reliably.

上記の課題を解決すべく、本発明は、
基材の表面上に金属ナノプレートを固定化する方法であって、
(1)基材の表面上に金属の核種を付着させる工程と、
(2)前記工程(1)の後、前記核種を成長させる工程と、を含むこと、
を特徴とする金属ナノプレート固定化基材の製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A method of immobilizing a metal nanoplate on the surface of a substrate,
(1) attaching a metal nuclide on the surface of the substrate;
(2) After the step (1), the step of growing the nuclide,
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material characterized by these is provided.

前記工程(1)において、前記基材を、前記金属ナノプレートを構成する金属の化合物、保護剤および第1の還元剤を含むシード溶液に接触させ前記基材の表面の少なくとも一部に前記金属の核種を付着させ、
前記工程(2)において、前記核種が付着した前記基材を前記金属の化合物および親水性ポリマーを含むグロース溶液に接触させ、前記表面において前記核種を成長させること、が好ましい。
In the step (1), the base material is brought into contact with a seed solution containing a metal compound constituting the metal nanoplate, a protective agent, and a first reducing agent, and the metal is provided on at least a part of the surface of the base material. Of nuclide,
In the step (2), it is preferable that the base material to which the nuclide is attached is brought into contact with a growth solution containing the metal compound and a hydrophilic polymer, and the nuclide is grown on the surface.

また、前記金属は金、銀、白金およびパラジウムのうちの少なくとも1種であることが好ましい。
前記保護剤はクエン酸三ナトリウムを含むことが好ましい。
また、前記第1の還元剤はテトラヒドロホウ酸ナトリウムを含むことが好ましい。
前記親水性ポリマーはポリビニルピロリドンおよびポリエチレングリコールのうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。
The metal is preferably at least one of gold, silver, platinum and palladium.
The protective agent preferably contains trisodium citrate.
The first reducing agent preferably contains sodium tetrahydroborate.
The hydrophilic polymer preferably contains at least one of polyvinyl pyrrolidone and polyethylene glycol.

また、前記グロース溶液は第2の還元剤をさらに含むことが好ましい。
前記第2の還元剤はアスコルビン酸を含むことが好ましい。
さらに、前記金属は金であることが好ましい。
The growth solution preferably further contains a second reducing agent.
The second reducing agent preferably contains ascorbic acid.
Furthermore, the metal is preferably gold.

本発明は、上記の金属ナノプレート固定化基材の製造方法により製造された、金属ナノプレートを含む金属ナノプレート固定化基材を提供する。   This invention provides the metal nanoplate fixed base material containing the metal nanoplate manufactured by the manufacturing method of said metal nanoplate fixed base material.

前記金属ナノプレートの少なくとも一つの面に、前記金属の結晶面のうちの(111)面が露出していることが好ましい。
前記金属ナノプレートの厚さは20〜30nmであることが好ましい。
また、前記金属ナノプレートは鋭角または鈍角のコーナー部分を複数個有する多角形状であることが好ましい。
さらに本発明は、上記金属ナノプレート固定化基材を含む電気化学素子および電池用電極を提供する。
It is preferable that a (111) plane of the crystal plane of the metal is exposed on at least one plane of the metal nanoplate.
The thickness of the metal nanoplate is preferably 20 to 30 nm.
The metal nanoplate is preferably polygonal having a plurality of acute or obtuse corner portions.
Furthermore, the present invention provides an electrochemical element and a battery electrode including the metal nanoplate-immobilized substrate.

ここで、本発明における「金属ナノプレート」とは、一方の面(表または裏)を構成する第1の平坦部、および上記第1の面に対向して他方の面(裏または表)を構成する第2の平坦部)を有する金属性プレート(プレート状の金属粒子)のことをいう。また、nmオーダーの厚み(数nm〜数百nm、好ましくは20〜30nm、より好ましくは10〜20nm、特に好ましくは10nm以下)を有し、その形状を円に近似した場合に、例えば約100nm〜1μmの直径を有するものである。   Here, the “metal nanoplate” in the present invention refers to the first flat portion constituting one surface (front or back) and the other surface (back or front) facing the first surface. It refers to a metal plate (plate-like metal particles) having a second flat portion). Further, when it has a thickness on the order of nm (several nm to several hundred nm, preferably 20 to 30 nm, more preferably 10 to 20 nm, particularly preferably 10 nm or less), and its shape approximates to a circle, for example, about 100 nm It has a diameter of ˜1 μm.

上記「金属ナノプレート」は、上記厚みの範囲内においては、全体的に略均一な厚みを有していても不均一な厚みを有していてもよい。少なくとも一部に細孔を有する多孔質部分が形成されていてもよい。また、より好ましい態様において、上記金属ナノプレートは、外周に鋭角または鈍角のコーナー部分を複数個を有する多角形状であり、コーナー部分とコーナー部分との間の辺にはエッジ部分が形成されている。   The “metal nanoplate” may have a substantially uniform thickness or a nonuniform thickness as a whole within the thickness range. A porous part having pores at least in part may be formed. In a more preferred embodiment, the metal nanoplate has a polygonal shape having a plurality of acute or obtuse corner portions on the outer periphery, and an edge portion is formed on a side between the corner portions. .

換言すると、本発明における「金属ナノプレート」は、核種を基に「金属ナノ粒子」が二次元的に成長して形成されている構成を有する。なお、本発明における「核種」とは、例えば後述するシード溶液において金属イオンと還元剤との反応により生成する金属ナノ粒子(例えば粒径4nm程度)の一種をいう。「金属ナノ粒子」は本発明においても一般的な技術用語として通常の意味を有し、nmオーダーのサイズ(数nm〜数百nm)の金属微粒子である。金属ナノ粒子は、その粒径に依存して、特殊な触媒特性、光学特性、電子特性および磁気特性等のいわゆる「量子サイズ効果」を有するが、本発明の金属ナノプレートも同様に「量子サイズ効果」を有するものと考えられる。   In other words, the “metal nanoplate” in the present invention has a configuration in which “metal nanoparticles” are formed by two-dimensional growth based on nuclides. The “nuclide” in the present invention refers to a kind of metal nanoparticles (for example, a particle size of about 4 nm) generated by a reaction between a metal ion and a reducing agent in a seed solution described later. “Metal nanoparticles” have ordinary meaning as a general technical term in the present invention, and are metal fine particles having a size on the order of nm (several nm to several hundred nm). Depending on the particle size, metal nanoparticles have so-called “quantum size effects” such as special catalytic properties, optical properties, electronic properties, and magnetic properties. It is considered to have an “effect”.

また、上記金属ナノプレートは、少なくとも一つの面、好ましくは上記金属ナノプレートのうちの第1の平坦部(一方の主面)および第2の平坦部(他方の主面)のうちのいずれか一つの面が、上記基材の少なくとも一部の表面に接して、固定化されている。したがって、「金属ナノプレートの少なくとも一方の面に、前記金属の結晶面のうちの(111)面が露出している」状態とは、第1の平坦部および第2の平坦部のうちの、上記基材に接していないほうの平坦部の少なくとも一部が、上記金属の結晶面のうちの(111)面に相当することを意味する。   The metal nanoplate is at least one surface, preferably one of the first flat portion (one main surface) and the second flat portion (the other main surface) of the metal nanoplate. One surface is fixed in contact with at least a part of the surface of the substrate. Therefore, “the (111) plane of the crystal plane of the metal is exposed on at least one surface of the metal nanoplate” means that the state of the first flat portion and the second flat portion is: It means that at least a part of the flat portion not in contact with the substrate corresponds to the (111) plane of the crystal plane of the metal.

換言すると、「金属ナノプレートの少なくとも一方の面に、前記金属の結晶面のうちの(111)面が露出している」状態とは、「前記金属ナノプレートの少なくとも一つの面の少なくとも一部が、前記金属の結晶面のうちの(111)面で構成されている」状態、または「前記金属ナノプレートの少なくとも一つの面の少なくとも一部が、前記金属の結晶面のうちの(111)面である」状態、であるとも言える。もちろん、第1の平坦部および第2の平坦部の両方において(111)面が露出していてもよい。   In other words, "the (111) plane of the crystal plane of the metal is exposed on at least one surface of the metal nanoplate" means "at least a part of at least one surface of the metal nanoplate. Is composed of (111) planes of the metal crystal planes "or" at least part of at least one plane of the metal nanoplate is (111) of the metal crystal planes " It can be said that it is a state. Of course, the (111) plane may be exposed in both the first flat portion and the second flat portion.

上記のような構成を有する本発明の金属ナノプレート固定化基材は、優れた電気的特性を有し、特に上記金属ナノプレートが特定の化合物(物質)に接触した際には、電子移動を起こし易く電解電流が増大するという顕著な効果が得られる。したがって、本発明の金属ナノプレート固定化基材は、上記特定の化合物を検出するための電気化学素子に好適に利用することができる。   The metal nanoplate-immobilized base material of the present invention having the above-described configuration has excellent electrical characteristics, and particularly when the metal nanoplate is in contact with a specific compound (substance), electron transfer is performed. The remarkable effect that the electrolytic current is easily increased and the electrolytic current is increased is obtained. Accordingly, the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention can be suitably used for an electrochemical device for detecting the specific compound.

また、本発明の金属ナノプレート固定化基材の製造方法によれば、上記本発明の金属ナノプレート固定化基材を、より簡易かつ確実に得ることができる。すなわち、本発明によれば、金属ナノプレートの形状を制御することができ、金属ナノプレートを安定して基材上に固定化することができる。   Moreover, according to the manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of this invention, the said metal nanoplate fixed base material of this invention can be obtained more simply and reliably. That is, according to the present invention, the shape of the metal nanoplate can be controlled, and the metal nanoplate can be stably immobilized on the substrate.

シード溶液に浸漬させた板状基材の正面図、より詳しくは板状基材の表面に核種が付着している様子を示す概念図である。It is a front view of the plate-shaped substrate immersed in the seed solution, and more specifically, is a conceptual diagram showing a state in which nuclides are attached to the surface of the plate-shaped substrate. 図1におけるA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図1および図2に示す核種形成工程を終えた板状基材を、グロース溶液に接触させて、上記核種を成長させた後の状態を示す図(図1のA−A線断面図)である。FIG. 1 is a diagram (a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1) showing a state after the plate-like base material after the nuclide formation step shown in FIGS. 1 and 2 is brought into contact with a growth solution to grow the nuclide. is there. 本発明における核種形成工程後の酸化インジウムスズ(ITO)基板の表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the surface of an indium tin oxide (ITO) board | substrate after the nuclide formation process in this invention. 本発明における核種形成工程後のITO基板の表面(金ナノプレート)のAFM写真である。It is an AFM photograph of the surface (gold | metal nanoplate) of the ITO substrate after the nuclide formation process in this invention. 本発明の実施例において(a)の条件(比較例2)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the condition (a) (Comparative Example 2) in the examples of the present invention. 本発明の実施例において(b)の条件(実施例2)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the conditions (Example 2) of (b) in the Example of this invention. 本発明の実施例において(c)の条件(実施例1)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the condition (Example 1) of (c) in the Example of this invention. 本発明の実施例において(d)の条件(実施例3)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the conditions (Example 3) of (d) in the Example of this invention. 本発明の実施例において(e)の条件(比較例3)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the condition (e) (Comparative Example 3) in the examples of the present invention. 本発明の実施例において(c)の条件(実施例1)を用いて得られた金ナノプレートおよび(a)の条件(比較例2)を用いて得られた金ナノ粒子の光吸収スペクトルを示す図である。In the examples of the present invention, the optical absorption spectra of the gold nanoplates obtained using the condition (c) (Example 1) and the gold nanoparticles obtained using the condition (a) (Comparative Example 2) are shown. FIG. 本発明の実施例において(c)の条件(実施例1)を用いて得られた金ナノプレートをX線回折(XRD)装置を用いて測定して得られたXRDデータ(2θ)を示す図である。The figure which shows the XRD data (2 (theta)) obtained by measuring the gold | metal nanoplate obtained using the conditions (Example 1) of (c) in the Example of this invention using an X-ray diffraction (XRD) apparatus. It is. 本発明の実施例において(a)の条件(比較例4)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the condition (a) (Comparative Example 4) in the examples of the present invention. 本発明の実施例において(b)の条件(実施例5)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。In the Example of this invention, it is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the conditions (Example 5) of (b). 本発明の実施例において(c)の条件(実施例1)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the condition (Example 1) of (c) in the Example of this invention. 本発明の実施例において(d)の条件(比較例6)を用いて得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained using the condition (d) (Comparative Example 6) in the examples of the present invention. 本発明の実施例において用いた電気化学応答を測定するための装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the apparatus for measuring the electrochemical response used in the Example of this invention. フェリシアン−フェロシアンの酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示す図である。It is a figure which shows the cyclic voltammogram measured with respect to the oxidation reduction reaction system of ferricyan-ferrocyan. チトクロームcの酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示す図である。It is a figure which shows the cyclic voltammogram measured with respect to the oxidation-reduction reaction system of cytochrome c. p−ベンゾキノンの酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示す図である。It is a figure which shows the cyclic voltammogram measured with respect to the oxidation-reduction reaction system of p-benzoquinone. 本発明の実施例4において得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the substrate surface obtained in Example 4 of the present invention. 本発明の実施例4において得られた金ナノプレートをX線回折(XRD)装置を用いて測定して得られたXRDデータ(2θ)を示す図である。It is a figure which shows the XRD data (2 (theta)) obtained by measuring the gold | metal nanoplate obtained in Example 4 of this invention using the X-ray-diffraction (XRD) apparatus. フェリシアン−フェロシアンの酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示す図である。It is a figure which shows the cyclic voltammogram measured with respect to the oxidation reduction reaction system of ferricyan-ferrocyan. チトクロームcの酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示す図である。It is a figure which shows the cyclic voltammogram measured with respect to the oxidation-reduction reaction system of cytochrome c. アスコルビン酸の酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示す図である。It is a figure which shows the cyclic voltammogram measured with respect to the redox reaction system of ascorbic acid. 本発明の実施例においてCTAB濃度を変更して得られた基板表面の電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph of the substrate surface obtained by changing CTAB density | concentration in the Example of this invention.

1.金属ナノプレート固定化基材
まず、基材表面に付着させた金属核種を同種の金属イオンを含む溶液に浸漬して還元を進行させることにより基材表面上に固定化された金属ナノプレートを含む金属ナノプレート固定化基材について説明する。
1. Metal nanoplate-immobilized substrate First, metal nanoplates immobilized on the substrate surface are included by immersing the metal nuclide attached to the substrate surface in a solution containing the same type of metal ions and proceeding with the reduction. A metal nanoplate fixed base material is demonstrated.

上述のような構成を有する金属ナノプレートを形成する金属としては、種々の金属が考えられるが、例えば後述するシード溶液中での還元反応によって、核種となる粒径4nm程度の金属ナノ粒子を生成させることができるという観点から、金、銀、白金またはパラジウムのうちの少なくとも1種であることが好ましい。   Various metals can be considered as the metal that forms the metal nanoplate having the above-described configuration. For example, a metal nanoparticle having a particle size of about 4 nm as a nuclide is generated by a reduction reaction in a seed solution described later. From the viewpoint that it can be made, it is preferably at least one of gold, silver, platinum, and palladium.

なかでも、後述する本発明の金属ナノプレート固定化基材の製造方法によってより確実に基材に固定化した金属ナノプレートを得ることができる点、および電気的特性(例えば導電性)に優れることから、得られる金(金)ナノプレート固定化基材を電気化学素子として有効に利用できる点などから、金であるのが好ましい。また、特に金ナノプレート固定化基材の場合、金ナノプレートを核としてモータ分子やDNAなどを固定させることによって、自己組織化やプロテイン検出などに用いる素子としてより確実に応用可能である点で好ましい。   Especially, it is excellent in the point which can obtain the metal nanoplate fixed to the base material more reliably by the manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of this invention mentioned later, and an electrical property (for example, electroconductivity). From the viewpoint that the obtained gold (gold) nanoplate-immobilized substrate can be effectively used as an electrochemical element, gold is preferable. In particular, in the case of a gold nanoplate-immobilized substrate, it can be more reliably applied as an element used for self-organization, protein detection, etc. by fixing motor molecules, DNA, etc. using the gold nanoplate as a core. preferable.

また、本発明の金属ナノプレート固定化基材においては、前記金属ナノプレートにおいて当該金属ナノプレートを構成する金属の結晶面のうちの(111)面が露出している。このように(111)面が露出していることによる代表的なメリットとして、例えば、原子レベルで平坦な面を利用して、(1)他の原子レベルの観測法や分光法と合わせて、電子移動反応を分子レベルで解析できること、および、(2)自己集積化単分子膜(チオール誘導体が代表的)などを修飾してセンサーなどへ応用し易いこと、などが挙げられる。   Moreover, in the metal nanoplate fixed base material of this invention, the (111) plane of the crystal plane of the metal which comprises the said metal nanoplate in the said metal nanoplate is exposed. As a typical merit by exposing the (111) plane in this way, for example, using a flat surface at the atomic level, (1) In combination with other atomic level observation methods and spectroscopy, The electron transfer reaction can be analyzed at the molecular level, and (2) the self-assembled monomolecular film (typically a thiol derivative) is modified to be easily applied to a sensor.

上記金属ナノプレートは、種々の形状をとり得るが、なかでも外周に鋭角または鈍角のコーナー部分(頂点)を複数個を有する多角形状(例えば三角形、六角形など)であるのが好ましい。さらには、上記金属ナノプレートは、コーナー部分とコーナー部分との間の略直線状の辺に沿ってエッジ部分が形成されているものであるのが好ましい。このとき、金属ナノプレートの辺にあたる直線部分すべてが、基材表面に対して切り立った状態にあり、その基材表面に対して切り立った部分(面)が上記エッジ部分に相当し、当該エッジ部分は基材表面に対して鋭角であっても鈍角であってもよい。   The metal nanoplate can take various shapes, but is preferably a polygonal shape (for example, a triangle or a hexagon) having a plurality of acute or obtuse corner portions (vertices) on the outer periphery. Furthermore, it is preferable that the metal nanoplate has an edge portion formed along a substantially linear side between the corner portion. At this time, all the straight portions corresponding to the sides of the metal nanoplate are in a state of being cut off with respect to the substrate surface, and the portion (surface) that is cut up with respect to the surface of the substrate corresponds to the edge portion. May be an acute angle or an obtuse angle with respect to the substrate surface.

このような形状を有することによって、本発明の金属ナノプレート固定化基材が優れた電気化学特性を発揮する理由について、本発明者らは以下のように推論している。すなわち、もし金属ナノプレートを構成する金属や基材を構成する例えばITOの平らな部分だけでの電子移動を考慮すると、本発明の金属ナノプレート固定化基材の応答性は、金属製の平板電極やITOのみからなる平板電極の応答性を超えることはできない。これに対し、本発明の金属ナノプレート固定化基材においては、ナノオーダーで切り立った部分(すなわち上記コーナー部分やエッジ部分)が存在することで、3次元的な電子移動が可能になるものと考えられる。例えば上記コーナー部分やエッジ部分の近傍に存在する分子に対しては、ITO平面からの電子移動と、金プレートの上記コーナー部分やエッジ部分からの電子移動の可能性があり、それが効果的な電子移動に寄与しているのではないかと推論している。   The present inventors infer the reason why the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention exhibits excellent electrochemical characteristics by having such a shape as follows. That is, if the electron transfer only in the flat part of ITO that constitutes the metal and the substrate constituting the metal nanoplate, for example, is considered, the responsiveness of the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention is a metal flat plate. The responsiveness of a flat electrode made of only electrodes or ITO cannot be exceeded. On the other hand, in the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention, there are three-dimensional electron movements due to the presence of nano-ordered parts (that is, the corner part and the edge part). Conceivable. For example, for molecules present in the vicinity of the corner or edge, there is a possibility of electron movement from the ITO plane and electron movement from the corner or edge of the gold plate, which is effective. It is inferred that it may contribute to electron transfer.

なお、後述するチトクロームcに関しては、例えば金製の平板電極では電子移動が観測されないが、これは、電極表面でチトクロームcの吸着および変性が起こり、電極全体での電子移動が阻害されるからであるとされている。これに対し、例えば本発明の金属ナノプレート固定化基材のうちの金ナノプレート固定化基材においては、上記コーナー部分および上記エッジ部分の立体化によってチトクロームcの変性が抑えられ、かつ、上記コーナー部分および上記エッジ部分の3次元構造によってチトクロームc内のヘム鉄部分と外部との間での電子移動がうまく進行しているものと考えられる。   Regarding cytochrome c, which will be described later, for example, electron transfer is not observed in a flat plate electrode made of gold, but this is because cytochrome c is adsorbed and denatured on the electrode surface, and the electron transfer in the entire electrode is inhibited. It is said that there is. On the other hand, for example, in the gold nanoplate-immobilized substrate of the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention, cytochrome c denaturation is suppressed by the three-dimensionalization of the corner portion and the edge portion, and It is considered that the electron transfer between the heme iron part in the cytochrome c and the outside proceeds well due to the three-dimensional structure of the corner part and the edge part.

また、上記基材としては種々の基材を用いることができるが、導電性基材を用いるのが好ましく、当該導電性基材を構成する材料としては、電気化学素子などに用いられる従来公知の種々の材料、例えば酸化スズ、酸化インジウム、ITO、酸化ルテニウムおよび酸化チタンなどの金属酸化物、ニッケル、白金、金、アルミニウム、鉄および銅などの金属、ゲルマニウム、シリコンおよびガリウム砒素などの半導体、グラファイト、黒鉛、膨張黒鉛、グラッシーカーボン、カーボンファイバーおよびダイヤモンドなどの炭素材料などが挙げられる。   Moreover, although various base materials can be used as the base material, it is preferable to use a conductive base material. As a material constituting the conductive base material, a conventionally known material used for an electrochemical element or the like is used. Various materials such as metal oxides such as tin oxide, indium oxide, ITO, ruthenium oxide and titanium oxide, metals such as nickel, platinum, gold, aluminum, iron and copper, semiconductors such as germanium, silicon and gallium arsenide, graphite , Carbon materials such as graphite, expanded graphite, glassy carbon, carbon fiber and diamond.

上記基材は、種々の形状をとることができる。一般的な電池やセンサーなどの電気化学素子の形状に鑑みたシート状のほか、例えば板状、粒状、球状、塊状および網(メッシュ)状なども挙げられる。例えば、炭素繊維製の不織布などを用いることも考えられる。   The base material can take various shapes. In addition to a sheet shape in view of the shape of a general electrochemical device such as a battery or a sensor, for example, a plate shape, a granular shape, a spherical shape, a lump shape, and a mesh shape are also included. For example, it is possible to use a non-woven fabric made of carbon fiber.

なお、上記基材の寸法に限定はなく、適宜選択することができる。例えば所望する金属ナノプレート固定化基材の寸法およびスペック、当該金属ナノプレート固定化基材を用いて作製する電気化学素子の寸法およびスペックなどに応じて、当業者であれば適宜調整することが可能である。   In addition, there is no limitation in the dimension of the said base material, It can select suitably. For example, those skilled in the art can appropriately adjust according to the dimensions and specifications of the desired metal nanoplate-immobilized substrate and the dimensions and specifications of the electrochemical element produced using the metal nanoplate-immobilized substrate. Is possible.

上記基材のなかでも、導電性および柔軟性に優れかつ薄い小型の金属ナノプレート固定化基材およびこれを用いた電気化学素子を実現することができるという観点からは、シート状のITO基材を用いるのが好ましい。特にITOは透明性に優れているため、光学的特性の測定にも適している。このようなITO基材は、二酸化インジウム(In23)および二酸化スズ(SnO2)を所定のモル比(例えば95:5、90:10や80:20)のモル比でガラス基板上にスパッタリングし、厚さ数十nm程度のITO被膜(透明電極)を形成することにより得られる。Among the above-mentioned base materials, a sheet-like ITO base material from the viewpoint of realizing a thin metal nanoplate-fixed base material excellent in conductivity and flexibility and an electrochemical element using the same. Is preferably used. In particular, since ITO is excellent in transparency, it is also suitable for measuring optical characteristics. Such an ITO base material comprises indium dioxide (In 2 O 3 ) and tin dioxide (SnO 2 ) on a glass substrate in a predetermined molar ratio (for example, 95: 5, 90:10, or 80:20). It is obtained by sputtering and forming an ITO film (transparent electrode) having a thickness of about several tens of nanometers.

上記のような構成を有する本発明の金属ナノプレート固定化基材(特に金ナノプレートをITO基板に固定化して得られるもの)は、優れた電気的特性を有し、特に上記金属ナノプレートが特定の化合物に接触した際に、電子移動を起こし易く電解電流が増大するという新規でかつ顕著な効果が得られる。例えば、電子移動が可逆なフェロシアンイオン(アニオン)、通常電子移動が起こりにくいチトクロームc(表面に正電荷)、アスコルビン酸イオン(アニオン)などと接触した場合に、電解電流の増大がみられる。   The metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention having the above-described configuration (especially, obtained by immobilizing a gold nanoplate on an ITO substrate) has excellent electrical characteristics. When contacted with a specific compound, a novel and remarkable effect is obtained that the electrolysis current is likely to occur and the electrolysis current is increased. For example, an increase in the electrolysis current is observed when it comes into contact with ferrocyanide ions (anions) whose electron transfer is reversible, cytochrome c (positive charge on the surface), ascorbate ions (anions), etc., which normally do not easily transfer electrons.

このような新規でかつ顕著な効果が得られる理由は明らかではないが、(111)面が露出した金属ナノプレート固定化基材では、金属ナノプレート部分の導電性が未修飾部分(金属ナノプレートで覆われていない部分)の導電性に比べて格段に向上し、いわゆる集積型ナノ電極が形成され、当該集積型ナノ電極においては化合物の供給に三次元拡散の影響をも受けて電解電流が増大しているからであると考えられる(通常の平板電極では二次元拡散が優先されるが、三次元拡散では電流が大きくなるため)。なお、チトクロームcなどの化合物の場合には、上述のように、金属ナノプレートの周辺部ではナノオーダーで切り立った部分と基材表面との間において電子移動反応を起こし易くなっているものと考えられる。   The reason why such a novel and remarkable effect is obtained is not clear, but in the metal nanoplate-immobilized substrate with the (111) face exposed, the conductivity of the metal nanoplate portion is unmodified (metal nanoplate The so-called integrated nanoelectrode is formed, and the electrolysis current is affected by the three-dimensional diffusion in the supply of the compound in the integrated nanoelectrode. This is considered to be because of the increase (two-dimensional diffusion is given priority in the case of a normal plate electrode, but the current increases in three-dimensional diffusion). In the case of a compound such as cytochrome c, as described above, it is considered that an electron transfer reaction is likely to occur between the nano-ordered portion and the substrate surface in the periphery of the metal nanoplate. It is done.

以上のように、本発明の金属ナノプレート固定化基材は、優れた電気的特性を有し、特に上記金属ナノプレートが特定の化合物に接触した際には、電子移動を起こし易く電解電流が増大するという顕著な効果が得られる。したがって、本発明の金属ナノプレート固定化基材は、上記特定の化合物を検出するための電気化学素子に好適に利用することができる。   As described above, the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention has excellent electrical characteristics, and particularly when the metal nanoplate is in contact with a specific compound, it easily causes electron transfer and has an electrolytic current. The remarkable effect of increasing is obtained. Accordingly, the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention can be suitably used for an electrochemical device for detecting the specific compound.

2.金属ナノプレート固定化基材の製造方法
上記のような本発明の金属ナノプレート固定化基材は、(1)基材表面上に金属の核種を付着させる工程と、(2)前記工程(1)の後、前記基材表面上に付着した核種を成長させる工程と、とによって製造することができる。
より具体的には、前記工程(1)において、前記基材を、前記金属ナノプレートを構成する金属の化合物、保護剤および第1の還元剤を含むシード溶液に接触させ、前記基材の少なくとも一部の表面に前記金属の核種を付着させ、
前記工程(2)において、前記核種が付着した前記基材を、前記化合物および親水性ポリマーを含むグロース溶液に接触させ、前記表面において前記核種を成長させて金属ナノプレートを形成する。
2. Production method of metal nanoplate-immobilized substrate The metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention as described above includes (1) a step of attaching a metal nuclide on the surface of the substrate, and (2) the step (1). ), And a step of growing a nuclide adhering on the surface of the substrate.
More specifically, in the step (1), the substrate is brought into contact with a seed solution containing a metal compound constituting the metal nanoplate, a protective agent, and a first reducing agent, and at least the substrate Attach the metal nuclide to some surface,
In the step (2), the base material to which the nuclide is attached is brought into contact with a growth solution containing the compound and a hydrophilic polymer, and the nuclide is grown on the surface to form a metal nanoplate.

(1)核種形成工程(シーディング工程)
この工程は、基材の少なくとも一部の表面に、固定化させる金属ナノプレートを構成する金属の核種を付着させる工程である。ここで、「核種」とは、金属ナノプレートが成長する素(種)となる極めて微細な金属微粒子(金属ナノ粒子)である。
(1) Nuclide formation process (seeding process)
This step is a step of attaching a metal nuclide constituting a metal nanoplate to be immobilized to at least a part of the surface of the substrate. Here, the “nuclide” is an extremely fine metal fine particle (metal nanoparticle) that is a source (seed) on which the metal nanoplate grows.

このシーディング工程では、シード溶液と呼ばれる金属コロイド溶液に基材を接触させ、当該基材の少なくとも一部の表面の微細な凹部または凸部に核種が付着するという現象を利用することができる。凹部または凸部の寸法はnmオーダーであればよく、例えばマクロ的には平坦なガラス基材などの表面であっても、nmオーダーで観察すると凹部または凸部の存在が認められる。したがって、ほとんどすべての基材が凹部または凸部を有するとも言える。   In this seeding process, it is possible to use a phenomenon in which a base material is brought into contact with a metal colloid solution called a seed solution, and nuclides adhere to fine concave portions or convex portions on at least a part of the surface of the base material. The size of the concave portion or the convex portion may be on the order of nm. For example, even on the surface of a macroscopic flat glass substrate or the like, the presence of the concave portion or the convex portion is recognized when observed on the nm order. Therefore, it can be said that almost all the base materials have concave portions or convex portions.

ここで、図1は、シード溶液に浸漬させた板状基材の正面図、より詳しくは板状基材の表面に核種が付着している様子を示す概念図である。また、図2は、図1におけるA−A線断面図である。図1および図2に示すように、板状基材10の表面には核種11が付着している。なお、ここでいう「付着」とは、化学的吸着ではなく、アンカー効果などによる物理的吸着を意味するものと考えられる。   Here, FIG. 1 is a front view of a plate-like substrate immersed in a seed solution, and more specifically, is a conceptual diagram showing a state in which nuclides are attached to the surface of the plate-like substrate. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the nuclide 11 is attached to the surface of the plate-like substrate 10. The term “attachment” here is considered to mean not physical adsorption but physical adsorption by an anchor effect or the like.

また、シーディング工程では、上記基材のうちの金属ナノプレートを固定化したい部分に上記シード溶液を接触させればよく、基材をシード溶液に浸漬させる方法、流路を形成して基材を設置した当該流路内にシード溶液を流通させる方法、基材上にシード溶液を滴下または塗布する方法などを採用することができる。   In the seeding step, the seed solution may be brought into contact with a portion of the base material on which the metal nanoplate is to be fixed. A method of immersing the base material in the seed solution, forming a flow path, and forming the base material A method of circulating the seed solution in the flow path in which the liquid crystal is installed, a method of dropping or applying the seed solution on the substrate, and the like can be employed.

ここで、上記シード溶液について説明する。上記シード溶液は、金属ナノプレートを構成する金属の化合物、保護剤および第1の還元剤を含む。
上記金属ナノプレートを構成する好ましい金属としては、上述のように金、銀、白金またはパラジウムなどが挙げられる。これに対応して、上記シード溶液に含まれる金属イオン源としては、例えば金、銀、白金またはパラジウムの硝酸塩や塩化物などの金属塩が挙げられる。より具体的には、例えば四塩化金酸、硝酸銀または塩化パラジウムなどが挙げられる。
Here, the seed solution will be described. The seed solution includes a metal compound constituting the metal nanoplate, a protective agent, and a first reducing agent.
Examples of preferable metals constituting the metal nanoplate include gold, silver, platinum, and palladium as described above. Correspondingly, examples of the metal ion source contained in the seed solution include metal salts such as nitrates and chlorides of gold, silver, platinum or palladium. More specifically, for example, tetrachloroauric acid, silver nitrate or palladium chloride can be used.

また、上記シード溶液に含まれる保護剤は、上記金属イオンが還元されて生成された0価の金属ナノ粒子やその集合体を保護する役割を果たすものである。したがって、当該保護剤としては、例えばクエン酸三ナトリウムの他、各種界面活性剤等を用いることが考えられる。   The protective agent contained in the seed solution plays a role of protecting zero-valent metal nanoparticles and aggregates produced by reducing the metal ions. Therefore, as the protective agent, for example, it is conceivable to use various surfactants in addition to trisodium citrate.

また、上記シード溶液に含まれる還元剤(第1の還元剤)としては、上記金属イオンを還元することができるという条件を満たす限りにおいて種々の還元剤を用いることができ、例えばテトラヒドロホウ酸ナトリウム(NaBH4)、クエン酸およびアスコルビン酸などが挙げられる。なかでも、還元反応により生成する化合物(還元剤自ら酸化されて生成する化合物)が後続反応に影響を与えにくいという観点から、NaBH4を用いるのが好ましい。Further, as the reducing agent (first reducing agent) contained in the seed solution, various reducing agents can be used as long as the condition that the metal ion can be reduced is satisfied. For example, sodium tetrahydroborate (NaBH 4 ), citric acid, ascorbic acid and the like. Among these, NaBH 4 is preferably used from the viewpoint that a compound produced by the reduction reaction (a compound produced by oxidation of the reducing agent itself) hardly affects the subsequent reaction.

上記シード溶液の組成は、上記核種を形成して本発明の金属ナノプレートが得られる範囲において適宜調整することが可能である。ただし、例えば、上記シード溶液が金属塩、クエン酸三ナトリウムおよびNaBH4を含む場合、金属塩の濃度が高すぎると、上記シード溶液がコロイド状ではなく懸濁液となってしまったりして、核種形成工程および続く核種成長工程に支障を来たすおそれがあるため好ましくない。また、NaBH4などの還元剤の量は、好ましくは上記シード溶液に含まれるすべての金属イオンを還元することができるような過剰量であるのが好ましい。The composition of the seed solution can be adjusted as appropriate as long as the nuclide is formed and the metal nanoplate of the present invention is obtained. However, for example, when the seed solution contains a metal salt, trisodium citrate and NaBH 4 , if the concentration of the metal salt is too high, the seed solution becomes a suspension rather than a colloid, This is not preferable because it may interfere with the nuclide formation process and the subsequent nuclide growth process. Further, the amount of the reducing agent such as NaBH 4 is preferably an excess amount that can reduce all the metal ions contained in the seed solution.

本工程においては、上記の組成を有するシード溶液に上記基材を接触させるが、このときのシード溶液の温度は、上記核種の形成および付着が可能な温度であれば特に制限はないが、例えば室温(例えば20〜30℃)であればよく、好ましくは25℃であるのがよい。   In this step, the substrate is brought into contact with a seed solution having the above composition, and the temperature of the seed solution at this time is not particularly limited as long as the nuclide can be formed and adhered, but for example, It should just be room temperature (for example, 20-30 degreeC), Preferably it is 25 degreeC.

また、上記基材を上記シード溶液に接触させる時間は、上記核種の形成および付着が可能な時間であれば特に制限はないが、例えば約30分間以上であればよく、より確実に核種を形成させて基材に付着させるという観点からは、約2時間以上であるのが好ましい。なお、本工程の後、下記の核種形成工程を行う前に、上記核種が基材上から剥がれ落ちないように注意しながら、上記基材を水で洗浄してもよい。   Further, the time for contacting the substrate with the seed solution is not particularly limited as long as the nuclide can be formed and adhered, but it may be, for example, about 30 minutes or more, and the nuclide is more reliably formed. From the viewpoint of adhering to the base material, it is preferably about 2 hours or longer. In addition, after performing this process and before performing the following nuclide formation process, you may wash | clean the said base material with water, being careful not to peel off the said nuclide from a base material.

なお、核種形成工程の後、核種成長工程の前においては、上記基材に加熱処理を施しても構わない。例えば定温乾燥機を使用し、上記基材250℃の温度で1時間以上加熱する。この操作によって、シード溶液中で金ナノ粒子の表面を保護していたクエン酸イオンが除去することができ、核種を中心とした接合が強固になるものと考えられる。   In addition, you may heat-process the said base material after a nuclide formation process and before a nuclide growth process. For example, using a constant temperature dryer, the substrate is heated at a temperature of 250 ° C. for 1 hour or longer. By this operation, the citrate ions that protected the surface of the gold nanoparticles in the seed solution can be removed, and it is considered that the bonding centering on the nuclide is strengthened.

(2)核種成長工程(グロース工程)
この工程は、前記核種が付着した前記基材を、前記金属の化合物および親水性ポリマーを含むグロース溶液に接触させ、前記表面において前記核種を主として二次元的に成長させて金属ナノプレートを形成する工程である。すなわち、上記核種が付着した上記基材を、グロース溶液に接触させ、上記核種を一定の大きさおよび形状に成長させる。この核種成長工程は、金属の還元反応を利用しており、平衡状態を維持しつつ上記核種を結晶学的に成長させる。
(2) Nuclide growth process (growth process)
In this step, the substrate to which the nuclide is attached is brought into contact with a growth solution containing the metal compound and a hydrophilic polymer, and the nuclide is mainly grown two-dimensionally on the surface to form a metal nanoplate. It is a process. That is, the base material to which the nuclide is attached is brought into contact with a growth solution, and the nuclide is grown to a certain size and shape. This nuclide growth step utilizes a metal reduction reaction, and the nuclide is grown crystallographically while maintaining an equilibrium state.

なお、本発明の金属ナノプレート固定化基材の製造方法は、上記特許文献2に記載の金属微粒子の製造方法と同様に、上記核種形成工程および核種成長工程を有するが、グロース溶液の構成において全く異なるものである。そして、本工程によって、従来の架橋試薬層を介してではなく、金属ナノプレートを基材表面に直接形成することができる。   The method for producing a metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention includes the nuclide formation step and the nuclide growth step as in the metal fine particle production method described in Patent Document 2 above. It is completely different. And by this process, metal nanoplate can be directly formed in the base-material surface not through the conventional crosslinking reagent layer.

ここで、図3は、図1および図2に示す核種形成工程を終えた板状基材を、グロース溶液に接触させて、上記核種を成長させた後の状態を示す図(図1のA−A線断面図)である。図3においては、板状基材10上において、板状基材10の面方向において二次元的に成長した核種12と、球状に成長した核種13と、が表されている。   Here, FIG. 3 is a diagram showing a state after the nuclide is grown by bringing the plate-like substrate after the nuclide formation step shown in FIGS. 1 and 2 into contact with the growth solution (A in FIG. 1). -A line sectional view). In FIG. 3, a nuclide 12 grown two-dimensionally in the plane direction of the plate-like substrate 10 and a nuclide 13 grown in a spherical shape are shown on the plate-like substrate 10.

また、グロース工程では、上記基材のうちの核種が付着した部分(すなわち金属ナノプレート構造が成長する部分)に上記グロース溶液を接触させればよく、基材をグロース溶液に浸漬させる方法、流路を形成して基材を設置した当該流路内にグロース溶液を流通させる方法、基材上において核種が存在する領域にグロース溶液を滴下または塗布する方法などを採用することができる。   Further, in the growth step, the growth solution may be brought into contact with the portion of the base material to which the nuclide is attached (that is, the portion where the metal nanoplate structure grows), and the substrate is immersed in the growth solution. A method in which a growth solution is circulated through the flow path in which a base is provided by forming a path, a method in which a growth solution is dropped or applied to a region where a nuclide is present on the base, and the like can be employed.

ここで、上記グロース溶液について説明する。上記グロース溶液は、上記シード溶液と同じ金属の化合物および親水性ポリマーを含む。また、後述するように還元剤(第2の還元剤)を含んでもよい。上記グロース溶液に含まれる親水性ポリマーを用いれば、上記核種を基材上において成長させる際に、上記核種を構成する金属を還元することができるとともに主として二次元的に成長させて金属ナノプレートを形成することができる。   Here, the growth solution will be described. The growth solution contains the same metal compound and hydrophilic polymer as the seed solution. Moreover, you may contain a reducing agent (2nd reducing agent) so that it may mention later. When the hydrophilic polymer contained in the growth solution is used, when the nuclide is grown on the substrate, the metal constituting the nuclide can be reduced and the metal nanoplate is grown mainly two-dimensionally. Can be formed.

当該親水性ポリマーとしては、例えばポリビニルピロリドン(PVP)およびポリエチレングリコール(PEG)などを用いることが考えられる。また、上記親水性ポリマーの分子量などについては、上記核種を成長させて本発明の金属ナノプレートを形成させることができる範囲であれば特に制限はないが、PVPの分子量は例えば約55,000であればよく、PEGの分子量は例えば約200であればよい。   For example, polyvinyl pyrrolidone (PVP) and polyethylene glycol (PEG) can be used as the hydrophilic polymer. The molecular weight of the hydrophilic polymer is not particularly limited as long as the nuclide can be grown to form the metal nanoplate of the present invention. The molecular weight of PVP is, for example, about 55,000. The molecular weight of PEG may be about 200, for example.

上記のような親水性ポリマーを用いた場合により確実に金属ナノプレートを形成することができる理由は明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。すなわち、PVPは正電荷を有する窒素原子部分と負電荷を有する酸素原子部分とを有し、PEGは負電荷を有する酸素原子部分を有する。そのため、負電荷を有する酸素原子部分に正電荷を有する金属イオンが配位し、上記基材の少なくとも一部の表面において、当該表面の略法線方向における上記核種の結晶成長が阻害され、上記表面の面方向における上記核種の結晶成長が促進される。そして、このような作用によって、金属ナノプレートの構造成長が実現されているものと考えられる。   Although the reason why the metal nanoplate can be more reliably formed when the above hydrophilic polymer is used is not clear, the present inventors consider as follows. That is, PVP has a nitrogen atom part having a positive charge and an oxygen atom part having a negative charge, and PEG has an oxygen atom part having a negative charge. Therefore, a metal ion having a positive charge is coordinated to an oxygen atom part having a negative charge, and at least a part of the surface of the base material inhibits crystal growth of the nuclide in a substantially normal direction of the surface. Crystal growth of the nuclide in the surface direction of the surface is promoted. And it is thought that the structure growth of the metal nanoplate is realized by such an action.

上記のような成分を含むグロース溶液であっても上記核種を成長させて本発明における金属ナノプレートを形成することはできる。すなわち上記親水性ポリマーは、金属原子を保護するとともに金属イオンに対する還元能力をも有すると考えられるからである。したがって、本発明の核種成長工程においては還元剤や界面活性剤を用いなくてもよいが、より確実にかつより大きな金属ナノプレートを形成させるという観点からは、上記グロース溶液も還元剤(第2の還元剤)や界面活性剤などを含んでいてもよい。このようなグロース溶液を用いると、PVPによる(111)面の保護と、アスコルビン酸およびCTABによるナノ構造のゆるやかな還元成長と、の両方を効果的に実現することができると考えられる。   Even in a growth solution containing the above components, the above-mentioned nuclide can be grown to form the metal nanoplate in the present invention. That is, it is considered that the hydrophilic polymer protects metal atoms and has a reducing ability for metal ions. Therefore, in the nuclide growth step of the present invention, it is not necessary to use a reducing agent or a surfactant. However, from the viewpoint of more reliably forming a larger metal nanoplate, the growth solution is also a reducing agent (second A reducing agent) or a surfactant. When such a growth solution is used, it is considered that both (111) face protection by PVP and gentle reduction growth of nanostructures by ascorbic acid and CTAB can be effectively realized.

上記第2の還元剤としては、上記金属イオンを還元しつつ上記核種の二次元的な成長を助けて金属ナノプレートを形成することができるという条件を満たす限りにおいて種々の還元剤を用いることができ、例えばテトラヒドロホウ酸ナトリウム(NaBH4)、クエン酸およびアスコルビン酸などが挙げられる。なかでも、CTABとの組み合わせで還元反応を長時間持続させて緩やかに進行させることができるという理由から、CTABおよびアスコルビン酸を用いるのが好ましい。また、濃度などの条件を適宜調整すれば、グロース溶液に含めてもよい第2の還元剤は、シード溶液に用いる上記第1の還元剤と異なっていても同じであってもよい。As the second reducing agent, various reducing agents may be used as long as the condition that metal nanoplates can be formed by helping the two-dimensional growth of the nuclide while reducing the metal ions is satisfied. Examples thereof include sodium tetrahydroborate (NaBH 4 ), citric acid and ascorbic acid. Among these, CTAB and ascorbic acid are preferably used because the reduction reaction can be continued for a long time in combination with CTAB and can proceed slowly. Moreover, if conditions, such as a density | concentration, are adjusted suitably, the 2nd reducing agent which may be included in a growth solution may differ from the said 1st reducing agent used for a seed solution, or may be the same.

上記グロース溶液の組成は、上記核種を成長させて本発明の金属ナノプレートが得られる範囲において適宜調整することが可能である。ただし、例えば、上記グロース溶液が金属塩およびポリビニルピロリドンを含む場合、金属塩の濃度が高すぎると、上記グロース溶液中での金属の還元および析出を制御しにくくなり、核種成長工程に支障を来たすおそれがあるため好ましくない。親水性ポリマーの量は、例えば0.3〜1.0ミリモル/リットルであればよい。   The composition of the growth solution can be appropriately adjusted within the range in which the nuclide is grown and the metal nanoplate of the present invention is obtained. However, for example, when the growth solution contains a metal salt and polyvinylpyrrolidone, if the concentration of the metal salt is too high, it becomes difficult to control the reduction and precipitation of the metal in the growth solution, which hinders the nuclide growth process. This is not preferable because of fear. The amount of the hydrophilic polymer may be, for example, 0.3 to 1.0 mmol / liter.

また、CTABおよびアスコルビン酸などの第2の還元剤の量は、上記金属の化合物の量に対して充分な量であればよい。CTABの量は、例えば30〜50ミリモル/リットルであればよく、アスコルビン酸の量は、例えば0.4〜0.6ミリモル/リットルであればよい。   The amount of the second reducing agent such as CTAB and ascorbic acid may be an amount sufficient for the amount of the metal compound. The amount of CTAB may be, for example, 30 to 50 mmol / liter, and the amount of ascorbic acid may be, for example, 0.4 to 0.6 mmol / liter.

本工程においては、上記の組成を有するグロース溶液に上記基材を接触させるが、このときのグロース溶液の温度は、上記核種の成長が可能な温度であれば特に制限はないが、例えば室温(例えば20〜30℃)であればよく、好ましくは25℃であるのがよい。   In this step, the substrate is brought into contact with a growth solution having the above composition. The temperature of the growth solution is not particularly limited as long as the nuclide can be grown. For example, it may be 20-30 degreeC), Preferably it is 25 degreeC.

また、上記基材を上記グロース溶液に接触させる時間は、上記核種を成長させて本発明の金属ナノプレートを形成し得る時間であれば特に制限はないが、例えば約10時間以上、好ましくは約18時間以上であればよく、より確実に核種を成長させて本発明の金属ナノプレートを形成するという観点からは、約24時間以上であるのが好ましい。   The time for contacting the substrate with the growth solution is not particularly limited as long as the nuclide can be grown to form the metal nanoplate of the present invention. For example, the time is about 10 hours or more, preferably about It may be 18 hours or more, and from the viewpoint of more reliably growing the nuclide to form the metal nanoplate of the present invention, it is preferably about 24 hours or more.

なお、核種成長工程の後においては、上記基材の洗浄、加熱および乾燥などを常法により行うことができる。例えば定温乾燥機を使用し、上記基材を100℃の温度で1時間程度加熱乾燥すればよい。この操作によって、得られた金属ナノプレート固定化基材の表面に残留している水分をより確実に除去することができる。   In addition, after the nuclide growth step, washing, heating, drying, and the like of the substrate can be performed by a conventional method. For example, a constant temperature dryer may be used and the substrate may be dried by heating at a temperature of 100 ° C. for about 1 hour. By this operation, moisture remaining on the surface of the obtained metal nanoplate-immobilized substrate can be more reliably removed.

3.電気化学素子
本実施の形態の金属ナノプレート固定化基材は、例えば生体関連物質などの酸化還元物質を検知するためのセンサーに好適に利用することができる。金属ナノプレート固定化基材を作用電極として用いれば、電流応答性に優れるため、電子移動反応によって微小な酸化還元電流を発生する生体関連物質などの酸化還元物質の検知に有効である。
3. Electrochemical Element The metal nanoplate-immobilized substrate of the present embodiment can be suitably used as a sensor for detecting a redox substance such as a biological substance. If the metal nanoplate-immobilized substrate is used as a working electrode, it has excellent current response, and is therefore effective in detecting redox substances such as biological substances that generate a minute redox current by an electron transfer reaction.

ここで、酸化還元物質としては、典型的な酸化還元物質の一種である、フェロシアンイオン([Fe(CN)64-)を含む鉄シアノ錯体、チトクロームc(cytochrome c)、およびベンゾキノン(p−benzoquione)などが挙げられる。なお、チトクロームcとは、呼吸鎖に関わる電子伝達を行うタンパク質の一種であり、酸化還元し易く分子量も比較的小さいため、電気化学の分野においては酸化還元電流の応答を測定するためにしばしば用いられるものである。また、酸化還元物質とともにリン酸緩衝溶液(PBS)を用いるのが好ましく、これによりpH値が変化しにくくタンパク質の変性などを防止することができる。Here, as the redox substance, an iron cyano complex containing ferrocyanide ions ([Fe (CN) 6 ] 4− ), cytochrome c (cytochrome c), and benzoquinone (one of typical redox substances) p-benzoquione) and the like. Note that cytochrome c is a kind of protein that conducts electron transfer related to the respiratory chain, and is easily used for redox current, so it is often used to measure the redox current response in the field of electrochemistry. It is what In addition, it is preferable to use a phosphate buffer solution (PBS) together with the redox substance, so that the pH value hardly changes and protein denaturation can be prevented.

以上、本発明の代表的な実施の形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。したがって、以下において、本発明の金属ナノプレート固定化基材およびその製造方法を実施例とともにより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでもない。     As mentioned above, although typical embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to these. Therefore, although the metal nanoplate fixed base material of this invention and its manufacturing method are demonstrated in detail below with an Example below, this invention is not limited to these Examples.

《実施例1》
(1)核種形成工程
2.5×10-4モル/リットルの四塩化金酸(HAuCl4)および2.5×10-4モル/リットルのクエン酸三ナトリウムを含む水溶液20ミリリットルと、0.1モル/リットルのテトラヒドロホウ酸ナトリウム(NaBH4)を含む水溶液5ミリリットルと、をビーカー内で混合してシード溶液を調製した。より具体的には、四塩化金酸水溶液およびクエン酸三ナトリウム水溶液を常温で混合し、得られた混合液に、氷冷した上記テトラヒドロホウ酸ナトリウム水溶液を添加した。
Example 1
(1) Nuclide formation step 20 ml of an aqueous solution containing 2.5 × 10 −4 mol / liter tetrachloroauric acid (HAuCl 4 ) and 2.5 × 10 −4 mol / liter trisodium citrate; A seed solution was prepared by mixing 5 ml of an aqueous solution containing 1 mol / liter of sodium tetrahydroborate (NaBH 4 ) in a beaker. More specifically, a tetrachloroauric acid aqueous solution and a trisodium citrate aqueous solution were mixed at room temperature, and the ice-cooled sodium tetrahydroborate aqueous solution was added to the resulting mixture.

得られたシード溶液において、3価の金イオン(Au3+)は、還元剤であるテトラヒドロホウ酸ナトリウムによって金コロイドを形成し、分散していた。金コロイドの大きさを、透過型電子顕微鏡(TEM)で測定したところ、直径約4nmであった。In the obtained seed solution, trivalent gold ions (Au 3+ ) formed a gold colloid with sodium tetrahydroborate as a reducing agent and were dispersed. When the size of the gold colloid was measured with a transmission electron microscope (TEM), the diameter was about 4 nm.

次に、二酸化インジウム(In23)および二酸化スズ(SnO2)を95:5のモル比でガラス基板上にスパッタリングし、厚さ数十nm程度のITO被膜(透明電極)を有するITO基板を得た。また、当該ITO基板を、アセトンおよび純水を用いて順に超音波洗浄した。Next, indium dioxide (In 2 O 3 ) and tin dioxide (SnO 2 ) are sputtered onto a glass substrate at a molar ratio of 95: 5, and an ITO substrate having an ITO film (transparent electrode) having a thickness of about several tens of nm Got. Moreover, the said ITO board | substrate was ultrasonically cleaned in order using acetone and a pure water.

上記ITO基板を上記シード溶液(約25℃)に約2時間浸漬し、上記ITO基板のうちのITO被膜上に核種を物理吸着させた。浸漬直後の上記ITO基板の表面を電子顕微鏡で観察したところ、図1に示すように、表面の微細な凹凸部分に約4nm程度の多数の核種(金コロイド)が物理的に吸着していることが確認できた。   The ITO substrate was immersed in the seed solution (about 25 ° C.) for about 2 hours, and nuclides were physically adsorbed on the ITO film of the ITO substrate. When the surface of the ITO substrate immediately after immersion was observed with an electron microscope, as shown in FIG. 1, a large number of nuclides (gold colloid) of about 4 nm were physically adsorbed on the fine irregularities on the surface. Was confirmed.

(2)核種成長工程
ビーカーにおいて、0.01モル/リットルの四塩化金酸を含む水溶液0.5ミリリットルと、0.001モル/リットルのポリビニルピロリドン(PVP:分子量約55,000)を含む水溶液5ミリリットルと、水10ミリリットルと、を混合し、グロース溶液を調製した。より具体的には、四塩化金酸水溶液およびPVP水溶液を常温で混合し、得られた混合液に、水を添加した。このとき、グロース溶液においてPVP濃度は0.33ミリモル/リットル(0.33mM)であった。
(2) Nuclide growth step In a beaker, an aqueous solution containing 0.5 ml of an aqueous solution containing 0.01 mol / liter of tetrachloroauric acid and an aqueous solution containing 0.001 mol / liter of polyvinylpyrrolidone (PVP: molecular weight of about 55,000). 5 ml and 10 ml of water were mixed to prepare a growth solution. More specifically, a tetrachloroauric acid aqueous solution and a PVP aqueous solution were mixed at room temperature, and water was added to the resulting mixture. At this time, the PVP concentration in the growth solution was 0.33 mmol / liter (0.33 mM).

上記核種形成工程を経た上記基板を、上記グロース溶液に浸漬し、そのまま28℃で24時間放置した。これにより、上記核種を成長させて金ナノプレートを形成し、本発明の金属ナノプレート固定化基材である金ナノプレート固定化基板を得た。
上記核種形成工程後の上記ITO基板の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)および原子間力顕微鏡(AFM)で観察した。得られた電子顕微鏡写真およびAFM写真をそれぞれ図4および図5に示した。上記核種形成工程後に直径約4nmの寸法を有していた金の核種は、図4に示すように、二次元的に成長して厚さ約15nm〜約25nm、直径(最も離れた頂点間の長さ)約800nm〜約1μmの六角形形状を有する金ナノプレートが形成されていた。四塩化金酸中の3価の金イオン(Au3+)がPVPで保護されつつ還元された結果、上記核種が二次元的に成長したものと考えられた。
The substrate that had undergone the nuclide formation step was immersed in the growth solution and allowed to stand at 28 ° C. for 24 hours. Thereby, the nuclide was grown to form a gold nanoplate, and a gold nanoplate-immobilized substrate as a metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention was obtained.
The surface of the ITO substrate after the nuclide formation step was observed with a scanning electron microscope (SEM) and an atomic force microscope (AFM). The obtained electron micrograph and AFM photograph are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. As shown in FIG. 4, the gold nuclide having a diameter of about 4 nm after the nuclide formation step grows two-dimensionally and has a thickness of about 15 nm to about 25 nm and a diameter (between the farthest vertices). Length) A gold nanoplate having a hexagonal shape of about 800 nm to about 1 μm was formed. As a result of reducing trivalent gold ions (Au 3+ ) in tetrachloroauric acid while being protected by PVP, it was considered that the nuclide grew two-dimensionally.

《比較例1》
核種形成工程を行わなかった以外は、上記実施例1と同様の操作を行った。しかしながら、金ナノプレートは形成されなかった。
<< Comparative Example 1 >>
The same operation as in Example 1 was performed except that the nuclide formation step was not performed. However, no gold nanoplate was formed.

《比較例2〜3および実施例2〜3》
グロース溶液におけるPVP濃度を、以下に示す値に変更した以外は、上記実施例1と同様の操作を行った。なお、比較のため実施例1も再度行った。
(a)3.3ミリモル/リットル(比較例2)
(b)1.7ミリモル/リットル(実施例2)
(c)0.33ミリモル/リットル(実施例1)
(d)0.17ミリモル/リットル(実施例3)
(e)0.03ミリモル/リットル(比較例3)
<< Comparative Examples 2-3 and Examples 2-3 >>
The same operation as in Example 1 was performed except that the PVP concentration in the growth solution was changed to the values shown below. For comparison, Example 1 was also performed again.
(A) 3.3 mmol / liter (Comparative Example 2)
(B) 1.7 mmol / liter (Example 2)
(C) 0.33 mmol / liter (Example 1)
(D) 0.17 mmol / liter (Example 3)
(E) 0.03 mmol / liter (Comparative Example 3)

[評価試験1:電子顕微鏡写真]
核種形成工程後のITO基板の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。上記(a)〜(e)の条件を用いて得られた金ナノプレートまたは金属ナノ粒子の電子顕微鏡写真をそれぞれ図6〜図10に示した。
PVP濃度が最も高い図6の場合、ほとんど球状の金ナノ粒子のみが生成している。これは、高濃度ゆえにPVPの保護能が高く発揮され、還元も早く進むためであると考えられる。PVP濃度が最も低い図10の場合も、ほとんど球状の金ナノ粒子のみが生成するが、生成量は極めて少ない。これは、PVP濃度が低すぎるため、還元速度が低いためであると考えられる。図7〜図9の場合は、鋭角または鈍角のエッジ部分複数個を有する金ナノプレートがより確実に生成している。しかしながら、図7および図9の場合は、金ナノプレートの生成効率が低く、生成量が少ない。最も多くの金ナノプレートが生成したのは図8の場合であった。
これらの結果から、金ナノプレートをより確実に生成するためにはPVP濃度を一定範囲(例えば0.03ミリモル/リットル〜3.3ミリモル/リットル、好ましくは0.17ミリモル/リットル〜0.17ミリモル/リットル、特に好ましくは0.33ミリモル/リットル〜1.7ミリモル/リットル)に調整することが重要であることがわかる。
[Evaluation Test 1: Electron Micrograph]
The surface of the ITO substrate after the nuclide formation step was observed with a scanning electron microscope (SEM). Electron micrographs of gold nanoplates or metal nanoparticles obtained using the above conditions (a) to (e) are shown in FIGS.
In the case of FIG. 6 where the PVP concentration is the highest, only almost spherical gold nanoparticles are generated. This is considered to be because the protective ability of PVP is high due to the high concentration and the reduction proceeds faster. In the case of FIG. 10 where the PVP concentration is the lowest, only spherical gold nanoparticles are produced, but the production amount is extremely small. This is considered to be because the reduction rate is low because the PVP concentration is too low. In the case of FIGS. 7 to 9, the gold nanoplate having a plurality of sharp or obtuse edge portions is more reliably generated. However, in the case of FIGS. 7 and 9, the production efficiency of the gold nanoplate is low and the production amount is small. The most gold nanoplates were generated in the case of FIG.
From these results, in order to produce gold nanoplates more reliably, the PVP concentration is within a certain range (for example, 0.03 mmol / liter to 3.3 mmol / liter, preferably 0.17 mmol / liter to 0.17). It can be seen that it is important to adjust to mmol / liter, particularly preferably 0.33 mmol / liter to 1.7 mmol / liter.

[評価試験2:光吸収スペクトル]
また、上記(c)の条件を用いて得られた金ナノプレート(実施例1)および上記(a)の条件を用いて得られた金ナノ粒子(比較例2)の光吸収スペクトルを測定し、その結果を図11に示した(それぞれ図11中のaおよびb)。すなわち、図11において、金ナノプレート固定化基板(実施例1)の光吸収スペクトルを符号a(試料a)で示し、金ナノ粒子固定化基板(比較例2)の光吸収スペクトルを符号b(試料b)で示した。
いずれも、金ナノ粒子がITO基板上に生成していることを示しているが、試料a(実施例1の金ナノプレート)は、試料b(比較例2の金ナノ粒子)と比較して光の吸収度が全体的に大きい。これは、試料aの場合はプレート状の金属がITO基板表面を覆っており、光が散乱し、全体的に吸収度が大きい方向にシフトしたためであると考えられる。
[Evaluation Test 2: Light Absorption Spectrum]
Moreover, the light absorption spectrum of the gold nanoplate (Example 1) obtained using the condition (c) and the gold nanoparticle (Comparative Example 2) obtained using the condition (a) was measured. The results are shown in FIG. 11 (a and b in FIG. 11 respectively). That is, in FIG. 11, the light absorption spectrum of the gold nanoplate-immobilized substrate (Example 1) is indicated by reference symbol a (sample a), and the light absorption spectrum of the gold nanoparticle-immobilized substrate (Comparative Example 2) is indicated by reference symbol b ( Sample b).
Both show that gold nanoparticles are formed on the ITO substrate, but sample a (gold nanoplate of Example 1) is compared with sample b (gold nanoparticles of Comparative Example 2). The light absorption is large overall. This is presumably because in the case of sample a, the plate-like metal covered the surface of the ITO substrate, the light was scattered, and the overall absorption shifted.

[評価試験3:X線回折強度]
さらに、上記(c)の条件を用いて得られた金ナノプレート(実施例1)をX線回折(XRD)装置を用いて測定し、得られたXRDデータ(2θ)を図12に示した。
この結果から、生成した金ナノプレートはAu(111)面由来のピーク強度が強いため、金ナノプレートの結晶構造は主として(111)面が表面に露出していることがわかった。
[Evaluation test 3: X-ray diffraction intensity]
Furthermore, the gold nanoplate (Example 1) obtained using the condition (c) was measured using an X-ray diffraction (XRD) apparatus, and the obtained XRD data (2θ) is shown in FIG. .
From this result, it was found that since the generated gold nanoplate has a strong peak intensity derived from the Au (111) plane, the crystal structure of the gold nanoplate is mainly exposed to the (111) plane.

[評価試験4:電気的特性]
図17に示す装置を用いて、上記実施例の金属ナノプレートの電気化学応答性を測定した。具体的には以下の金属ナノプレート固定化基板からなる作用極を用いて測定を行った。ただし、ITO基板の表面(ITO側、または金ナノプレートもしくは金ナノ粒子側)を、非導電性被膜(住友スリーエム(株)製のフィラメントテープ898)で覆い、当該非導電性被膜に直径2mmの孔を形成し、得られた開口部を作用極として利用した。
[Evaluation Test 4: Electrical Characteristics]
The electrochemical responsiveness of the metal nanoplate of the said Example was measured using the apparatus shown in FIG. Specifically, measurement was performed using a working electrode composed of the following metal nanoplate-immobilized substrate. However, the surface of the ITO substrate (ITO side, gold nanoplate or gold nanoparticle side) is covered with a non-conductive coating (filament tape 898 manufactured by Sumitomo 3M Ltd.), and the non-conductive coating has a diameter of 2 mm. A hole was formed, and the obtained opening was used as a working electrode.

(i)bare ITO基板
実施例1において用いたITO基板であって、核種形成工程および核種成長工程を経ていないITO基板。
(ii)sphere Au−CATB
核種形成工程を実施例1と同様に行い、CTAB、還元剤(アスコルビン酸)および界面活性剤(CTAB)を含むグロース溶液を用いて核種成長工程を行い、金ナノ粒子を固定化したITO基板。
(iii)sphere Au−PVP
核種形成工程を実施例1と同様に行い、PVP濃度が3.3ミリモル/リットルのグロース溶液を用いて核種成長工程を行い、金ナノ粒子を固定化したITO基板(比較例2)。
(iv)Au plate
実施例1(PVP濃度が0.33ミリモル/リットルのグロース溶液を用いて場合)で得られた、金ナノプレートを固定化したITO基板(実施例1)。
(I) bare ITO substrate The ITO substrate used in Example 1 and not subjected to the nuclide formation step and the nuclide growth step.
(Ii) sphere Au-CATB
An ITO substrate in which a nuclide formation step is performed in the same manner as in Example 1, and a nuclide growth step is performed using a growth solution containing CTAB, a reducing agent (ascorbic acid) and a surfactant (CTAB) to immobilize gold nanoparticles.
(Iii) sphere Au-PVP
An nuclide formation step was performed in the same manner as in Example 1, an nuclide growth step was performed using a growth solution with a PVP concentration of 3.3 mmol / liter, and an ITO substrate on which gold nanoparticles were immobilized (Comparative Example 2).
(Iv) Au plate
An ITO substrate on which a gold nanoplate was immobilized (Example 1) obtained in Example 1 (when using a growth solution with a PVP concentration of 0.33 mmol / L).

より具体的には、図17に示すように、ポテンシオスタット32と、対極33と、参照極34と、作用極35からなる3電極サイクリックボルタンメトリー測定装置を作製した。ビーカー30を、酸化還元物質(還元体)を含むリン酸緩衝溶液(pH=7.4)31で満たし、対極33、参照極34および作用極35の一端をリン酸緩衝溶液31に浸した。酸化還元物質としては、典型的な酸化還元物質(還元体)の一種である、フェロシアンイオン([Fe(CN)64-)を含む鉄シアノ錯体、チトクロームcならびにベンゾキノンを用いた。More specifically, as shown in FIG. 17, a three-electrode cyclic voltammetry measuring device including a potentiostat 32, a counter electrode 33, a reference electrode 34, and a working electrode 35 was produced. The beaker 30 was filled with a phosphate buffer solution (pH = 7.4) 31 containing a redox substance (reduced form), and one end of the counter electrode 33, the reference electrode 34, and the working electrode 35 was immersed in the phosphate buffer solution 31. As the redox substance, an iron cyano complex containing ferrocyanide ions ([Fe (CN) 6 ] 4− ), cytochrome c, and benzoquinone, which are one kind of typical redox substances (reduced forms), were used.

作用極35に電圧を加えることによって対極33、参照極34および作用極35の表面において酸化還元反応を起こした。このときの印加電位は参照極34の電位を基準として決定した(例えば、ポテンシオスタット32が作用極35に10mVの電位を印加した場合、実際の作用極35に印加された電位は、10mVと、さらに参照極34自身の電位との和になる。)。このようにして、参照極34の電位を基準として、一定時間毎に電圧を増加させ、作用極35に流れる酸化還元電流Iを測定することにより、作用極35の表面における電子移動反応を測定した。   By applying a voltage to the working electrode 35, an oxidation-reduction reaction was caused on the surfaces of the counter electrode 33, the reference electrode 34, and the working electrode 35. The applied potential at this time was determined based on the potential of the reference electrode 34 (for example, when the potentiostat 32 applied a potential of 10 mV to the working electrode 35, the actual potential applied to the working electrode 35 was 10 mV. In addition, this is the sum of the potential of the reference electrode 34 itself). In this way, the electron transfer reaction on the surface of the working electrode 35 was measured by increasing the voltage at regular intervals with the potential of the reference electrode 34 as a reference and measuring the redox current I flowing through the working electrode 35. .

より具体的には、参照極34として銀・塩化銀電極を用い、参照極34の電位を基準としてポテンシオスタット32を毎秒走査し、参照極34を基準とした作用極35の電位E(mV)と、作用極35を流れる還元電流量(μA)と、を測定した。また、1ミリモル/リットルのフェロシアンイオンを0.1モル/リットルのリン酸緩衝溶液に溶解して得られた試料(図18)、または0.05ミリモル/リットルのチトクロームcを0.1モル/リットルのリン酸緩衝溶液に溶解して得られた試料(図19)を用いて、スキャンレート10mV/sで測定を行った。   More specifically, a silver / silver chloride electrode is used as the reference electrode 34, the potentiostat 32 is scanned every second with reference to the potential of the reference electrode 34, and the potential E (mV) of the working electrode 35 with respect to the reference electrode 34. ) And the amount of reduction current (μA) flowing through the working electrode 35. In addition, a sample obtained by dissolving 1 mmol / liter of ferrocyanide in a 0.1 mol / liter phosphate buffer solution (FIG. 18), or 0.1 mol of 0.05 mmol / liter of cytochrome c. Measurement was performed at a scan rate of 10 mV / s using a sample (FIG. 19) obtained by dissolving in a / l phosphate buffer solution.

図18〜図20は、図17に示す装置によって測定したサイクリックボルタモグラムを示している。図18は、フェリシアン−フェロシアンの酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示し、図19は、チトクロームcの酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。また、図20は、p−ベンゾキノンの酸化還元反応系に対して測定したサイクリックボルタモグラムを示す。
なお、図18〜図20において縦軸は電流量を示し、正の値は酸化電流を示し、負の値は還元電流を示す。また、横軸は電圧を示し、正の値は酸化電位を示し、負の値は還元電位を示す。
18 to 20 show cyclic voltammograms measured by the apparatus shown in FIG. FIG. 18 shows a cyclic voltammogram measured for the ferricyan-ferrocyan redox reaction system, and FIG. 19 shows a cyclic voltammogram measured for the cytochrome c redox reaction system. FIG. 20 shows a cyclic voltammogram measured for the redox reaction system of p-benzoquinone.
18 to 20, the vertical axis indicates the amount of current, the positive value indicates the oxidation current, and the negative value indicates the reduction current. The horizontal axis represents voltage, a positive value represents an oxidation potential, and a negative value represents a reduction potential.

図18および図19に示す結果から、本発明の金ナノプレートを用いた場合(上記(iv))には、酸化還元電流が増大していることがわかる。これは、微細な金のプレートがITO基板の表面に存在するとともに、(111)面が外部に露出しており、電子移動反応が起こり易くなっているためであると考えられる。
図18の反応系(フェリシアン−フェロシアン系)では、上記(iv)の電流値は上記(i)および上記(ii)の場合に比べて約1.3倍(ピーク値の比較)に増大している。図19の反応系(チトクロームc)では、上記(iv)の電流値は上記(i)および上記(ii)の場合に比べてさらに大きく増大している。また、上記(i)および上記(ii)の場合にほとんど電流応答が観測できないのに対し、上記(iv)の場合には電流の増大が顕著に表れている。
From the results shown in FIGS. 18 and 19, it can be seen that when the gold nanoplate of the present invention is used (above (iv)), the redox current is increased. This is presumably because a fine gold plate is present on the surface of the ITO substrate and the (111) plane is exposed to the outside, so that an electron transfer reaction is likely to occur.
In the reaction system of FIG. 18 (ferricyan-ferrocyan system), the current value of (iv) is increased by about 1.3 times (comparison of peak values) compared to the cases of (i) and (ii). is doing. In the reaction system of FIG. 19 (cytochrome c), the current value of (iv) is further increased as compared with the cases of (i) and (ii). In addition, in the case of (i) and (ii), almost no current response can be observed, whereas in the case of (iv), an increase in current appears remarkably.

一般的に電流量は濃度に比例する。しかしながら、図18のフェリシアン-フェロシアンは濃度が1ミリモル/リットルであるのに対し、図19のチトクロームcの濃度は0.05ミリモル/リットル(20分の1)である。それにもかかわらず、電流量の最大値は6μA(図18)に対して15μA(図19)であり、本発明の金ナノプレートはチトクロームcに対して極めて敏感に応答していることがわかる。
なお、図示していないが、金電極を作用極35として用いた場合には、上記(i)の場合と同様に酸化還元電流は全く観測されなかった。
また、図20に示す結果から、p−ベンゾキノンの場合もチトクロームcの場合と同様に、上記(iv)の場合に電流の増大が顕著に表れている。
In general, the amount of current is proportional to the concentration. However, the concentration of ferricyan-ferrocyan in FIG. 18 is 1 mmol / liter, whereas the concentration of cytochrome c in FIG. 19 is 0.05 mmol / liter (1/20). Nevertheless, the maximum value of the current amount is 15 μA (FIG. 19) with respect to 6 μA (FIG. 18), and it can be seen that the gold nanoplate of the present invention responds extremely sensitively to cytochrome c.
Although not shown, when a gold electrode was used as the working electrode 35, no oxidation-reduction current was observed as in the case (i).
Further, from the result shown in FIG. 20, in the case of p-benzoquinone as well as in the case of cytochrome c, the increase in current appears remarkably in the case of (iv).

上記のような結果から、本発明の金属ナノプレート固定化基材である金ナノプレート固定化基板は、フェリシアン-フェロシアン、チトクロームcおよびp−ベンゾキノンの電子移動反応を促進することがわかる。したがって、この性質を利用すれば、特定の物質に極めて高感度で反応する電気化学素子(センサー)を実現することができる。   From the above results, it can be seen that the gold nanoplate-immobilized substrate that is the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention promotes the electron transfer reaction of ferricyan-ferrocyan, cytochrome c, and p-benzoquinone. Therefore, if this property is utilized, an electrochemical element (sensor) that reacts with a specific substance with extremely high sensitivity can be realized.

《比較例4〜6》
グロース溶液におけるPVPの分子量を、以下に示す値に変更した以外は、上記実施例1と同様の操作を行った。なお、比較のため実施例1も再度行った。
(a)10,000(比較例4)
(b)29,000(実施例5)
(c)55,000(実施例1)
(d)1,3000,000(比較例6)
<< Comparative Examples 4-6 >>
The same operation as in Example 1 was performed except that the molecular weight of PVP in the growth solution was changed to the following values. For comparison, Example 1 was also performed again.
(A) 10,000 (Comparative Example 4)
(B) 29,000 (Example 5)
(C) 55,000 (Example 1)
(D) 1,3,000,000 (Comparative Example 6)

[評価試験]
核種形成工程後のITO基板の表面において、金ナノプレートまたは金ナノ粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。上記(a)〜(d)の条件を用いて得られた金ナノプレートまたは金属ナノ粒子の電子顕微鏡写真をそれぞれ図13〜図16に示した。
これらの結果から、金ナノプレートをより確実に生成するためにはPVPの分子量を約55,000であることが好ましいことがわかる。
[Evaluation test]
Gold nanoplates or gold nanoparticles were observed with a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the ITO substrate after the nuclide formation step. Electron micrographs of gold nanoplates or metal nanoparticles obtained using the above conditions (a) to (d) are shown in FIGS.
From these results, it can be seen that the molecular weight of PVP is preferably about 55,000 in order to produce gold nanoplates more reliably.

《実施例4》
核種形成工程の後に核種を有するITO基板を定温乾燥機を用いて250℃で1時間以上加熱し、核種成長工程において四塩化金酸、PVP、セチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)およびアスコルビン酸を含むグロース溶液に上記基板を18時間浸漬し、さらに、核種成長工程後に上記基板を100℃で1時間加熱乾燥した以外は、実施例1と同様にして、本発明の金ナノプレート固定化基板を作製した。
グロース溶液を調製するために、まず、以下の成分を含む混合液を調製した。
0.01モル/リットルの四塩化金酸水溶液0.5ミリリットル
1.0ミリモル/リットルのPVP水溶液10ミリリットル
0.1モル/リットルのCTAB水溶液8.0ミリリットル
水2.0ミリリットル
ついで、上記混合液に0.1モル/リットルのアスコルビン酸水溶液を0.1ミリリットル加えて、グロース溶液を調製した。
Example 4
After the nuclide formation step, the ITO substrate having the nuclide is heated at 250 ° C. for 1 hour or more using a constant temperature dryer, and in the nuclide growth step, growth containing tetrachloroauric acid, PVP, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and ascorbic acid is performed. The gold nanoplate-immobilized substrate of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrate was immersed in the solution for 18 hours and the substrate was heated and dried at 100 ° C. for 1 hour after the nuclide growth step. .
In order to prepare a growth solution, first, a mixed solution containing the following components was prepared.
0.01 mol / liter tetrachloroauric acid aqueous solution 0.5 ml 1.0 mmol / liter PVP aqueous solution 10 ml 0.1 mol / liter CTAB aqueous solution 8.0 ml water 2.0 ml A 0.1 mol / liter ascorbic acid aqueous solution was added to 0.1 ml to prepare a growth solution.

[評価試験1:電子顕微鏡写真]
核種形成工程後のITO基板の表面において、金ナノプレートまたは金ナノ粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を図22に示した。図22から、より確実に金ナノプレートが生成しており、その生成量も多いことがわかる。
[Evaluation Test 1: Electron Micrograph]
Gold nanoplates or gold nanoparticles were observed with a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the ITO substrate after the nuclide formation step. The obtained electron micrograph is shown in FIG. From FIG. 22, it can be seen that gold nanoplates are generated more reliably and the amount of generation thereof is large.

[評価試験2:X線回折強度]
さらに、上記の条件を用いて得られた金ナノプレート(実施例4)をX線回折(XRD)装置を用いて測定し、得られたXRDデータ(2θ)を図22に示した。
この結果から、生成した金ナノプレートはAu(111)面由来のピーク強度が強く、(200)面および(220)面由来のピークが観測されていいないことがわかる。これは、金ナノプレートによるITO基板の被覆率がかなり増大しており、金ナノプレート表面における(111)面の割合が相対的に大きくなったためであると考えられる。
[Evaluation test 2: X-ray diffraction intensity]
Furthermore, the gold nanoplate (Example 4) obtained using the above conditions was measured using an X-ray diffraction (XRD) apparatus, and the obtained XRD data (2θ) is shown in FIG.
From this result, it is understood that the generated gold nanoplate has a strong peak intensity derived from the Au (111) plane, and no peaks derived from the (200) plane and the (220) plane are observed. This is thought to be because the coverage of the ITO substrate with the gold nanoplates has increased considerably, and the proportion of the (111) plane on the gold nanoplate surface has become relatively large.

[評価試験3:電気的特性]
図17に示す装置を用いて、上記実施例の金属ナノプレートの電気化学応答性を、実施例1と同様にして測定した。具体的には以下の金属ナノプレート固定化基板からなる作用極を用いて測定を行った。
(a)金属金電極
(b)bare ITO基板
実施例1において用いたITO基板であって、核種形成工程および核種成長工程を経ていないITO基板。
(c)sphere Au−CATB
核種形成工程を実施例1と同様に行い、CTAB、還元剤(アスコルビン酸)および界面活性剤(CTAB)を含むグロース溶液を用いて核種成長工程を行い、金ナノ粒子を固定化したITO基板。
(d)Au plate
実施例4で得られた、金ナノプレートを固定化したITO基板。
[Evaluation Test 3: Electrical Characteristics]
Using the apparatus shown in FIG. 17, the electrochemical responsiveness of the metal nanoplate of the above example was measured in the same manner as in Example 1. Specifically, measurement was performed using a working electrode composed of the following metal nanoplate-immobilized substrate.
(A) Metal gold electrode (b) bare ITO substrate The ITO substrate used in Example 1, which has not undergone the nuclide formation step and the nuclide growth step.
(C) sphere Au-CATB
An ITO substrate in which a nuclide formation step is performed in the same manner as in Example 1, and a nuclide growth step is performed using a growth solution containing CTAB, a reducing agent (ascorbic acid) and a surfactant (CTAB) to immobilize gold nanoparticles.
(D) Au plate
The ITO substrate obtained by fixing the gold nanoplate obtained in Example 4.

より具体的には、図17に示す3電極サイクリックポルタンメトリー測定装置を用い、フェロシアン化カリウム(K4[Fe(CN)6])、チトクロームcおよびアスコルビン酸について測定を行った。結果を図23〜図25に示した。
試料としては、1ミリモル/リットルのフェロシアンイオンを含む0.1モル/リットルのリン酸緩衝溶液(pH=7)(図23)、0.05ミリモル/リットルのチトクロームcを20ミリモル/リットルのリン酸緩衝溶液に溶解して得られた試料(pH=7)(図24)、または1ミリモル/リットルのアスコルビン酸を0.1モル/リットルのリン酸緩衝溶液に溶解して得られた試料(pH=7)(図25)を用いて、スキャンレート20mV/sで測定を行った。
More specifically, measurement was performed for potassium ferrocyanide (K 4 [Fe (CN) 6 ]), cytochrome c, and ascorbic acid using a three-electrode cyclic portammetry measuring apparatus shown in FIG. The results are shown in FIGS.
As a sample, a 0.1 mol / L phosphate buffer solution (pH = 7) containing 1 mmol / L ferrocyan ion (FIG. 23), 0.05 mmol / L cytochrome c at 20 mmol / L. Sample obtained by dissolving in phosphate buffer solution (pH = 7) (FIG. 24), or sample obtained by dissolving 1 mmol / liter ascorbic acid in 0.1 mol / liter phosphate buffer solution Using (pH = 7) (FIG. 25), the measurement was performed at a scan rate of 20 mV / s.

図23〜図25に示す結果から、本発明の金ナノプレートを用いた場合(上記(d))には、酸化還元電流が増大していることがわかる。これは、微細な金のプレートがITO基板の表面に存在するとともに、(111)面が外部に露出しており、電子移動反応が起こり易くなっているためであると考えられる。
上記のような結果から、本発明の金属ナノプレート固定化基材である金ナノプレート固定化基板は、フェロシアン化カリウム、チトクロームcおよびアスコルビン酸の電子移動反応を促進することがわかる。したがって、この性質を利用すれば、特定の物質に極めて高感度で反応する電気化学素子(センサー)を実現することができる。
From the results shown in FIG. 23 to FIG. 25, it can be seen that when the gold nanoplate of the present invention is used (the above (d)), the redox current is increased. This is presumably because a fine gold plate is present on the surface of the ITO substrate and the (111) plane is exposed to the outside, so that an electron transfer reaction is likely to occur.
From the above results, it can be seen that the gold nanoplate-immobilized substrate as the metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention promotes the electron transfer reaction of potassium ferrocyanide, cytochrome c and ascorbic acid. Therefore, if this property is utilized, an electrochemical element (sensor) that reacts with a specific substance with extremely high sensitivity can be realized.

《比較例7および実施例5〜7》
CTAB濃度を0.01モル/リットル、0.03モル/リットル、0.04モル/リットルまたは0.05モル/リットルに変えた以外は、実施例4と同様の操作を行った。得られた基材の電子顕微鏡写真を図26に示した。図26におけるA〜Dは以下の条件に対応させた。
A:CTAB濃度0.01モル/リットル(比較例7)
B:CTAB濃度0.03モル/リットル(実施例5)
C:CTAB濃度0.04モル/リットル(実施例6)
D:CTAB濃度0.05モル/リットル(実施例7)
これらの結果から、CTAB濃度が0.03モル/リットル以上であるとより確実に金ナノプレートが生成していることがわかる。
<< Comparative Example 7 and Examples 5-7 >>
The same operation as in Example 4 was performed except that the CTAB concentration was changed to 0.01 mol / liter, 0.03 mol / liter, 0.04 mol / liter or 0.05 mol / liter. An electron micrograph of the obtained substrate is shown in FIG. 26 correspond to the following conditions.
A: CTAB concentration 0.01 mol / liter (Comparative Example 7)
B: CTAB concentration 0.03 mol / liter (Example 5)
C: CTAB concentration 0.04 mol / liter (Example 6)
D: CTAB concentration 0.05 mol / liter (Example 7)
From these results, it can be seen that gold nanoplates are more reliably generated when the CTAB concentration is 0.03 mol / liter or more.

本発明の金属ナノプレート固定化基材は、特定の生物関連物質を含む酸化還元物質を検出するための電気化学検出器の素子(電気化学素子)や電極、生体電池(生体関連物質を含む電解液から電流を取り出す電池)などに適用することが考えられる。   The metal nanoplate-immobilized substrate of the present invention is an electrochemical detector element (electrochemical element) or electrode for detecting a redox substance containing a specific biological substance, an electrode, or a biological battery (electrolysis containing a biological substance). It can be considered to be applied to a battery for taking out an electric current from a liquid.

Claims (16)

基材の表面上に金属ナノプレートを固定化する方法であって、
(1)基材の表面上に金属の核種を付着させる工程と、
(2)前記工程(1)の後、前記核種を成長させる工程と、を含むこと、
を特徴とする金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
A method of immobilizing a metal nanoplate on the surface of a substrate,
(1) attaching a metal nuclide on the surface of the substrate;
(2) After the step (1), the step of growing the nuclide,
A method for producing a metal nanoplate-immobilized substrate characterized by the following.
前記工程(1)において、前記基材を、前記金属ナノプレートを構成する金属の化合物、保護剤および第1の還元剤を含むシード溶液に接触させ前記基材の表面の少なくとも一部に前記金属の核種を付着させ、
前記工程(2)において、前記核種が付着した前記基材を前記金属の化合物および親水性ポリマーを含むグロース溶液に接触させ、前記基材の表面上において前記核種を成長させること、
を特徴とする請求項1に記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
In the step (1), the base material is brought into contact with a seed solution containing a metal compound constituting the metal nanoplate, a protective agent, and a first reducing agent, and the metal is provided on at least a part of the surface of the base material. Of nuclide,
Contacting the substrate to which the nuclide is attached in the step (2) with a growth solution containing the metal compound and a hydrophilic polymer, and growing the nuclide on the surface of the substrate;
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of Claim 1 characterized by these.
前記金属が、金、銀、白金およびパラジウムのうちの少なくとも1種であること、
を特徴とする請求項1または2に記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
The metal is at least one of gold, silver, platinum and palladium;
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of Claim 1 or 2 characterized by these.
前記保護剤がクエン酸三ナトリウムを含むこと、
を特徴とする請求項2に記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
The protective agent comprises trisodium citrate;
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of Claim 2 characterized by these.
前記第1の還元剤がテトラヒドロホウ酸ナトリウムを含むこと、
を特徴とする請求項2に記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
The first reducing agent comprises sodium tetrahydroborate;
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of Claim 2 characterized by these.
前記親水性ポリマーがポリビニルピロリドンおよびポリエチレングリコールのうちの少なくとも一方を含むこと、
を特徴とする請求項2に記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
The hydrophilic polymer comprises at least one of polyvinylpyrrolidone and polyethylene glycol;
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of Claim 2 characterized by these.
前記グロース溶液が第2の還元剤をさらに含むこと、
を特徴とする請求項2に記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
The growth solution further comprises a second reducing agent;
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of Claim 2 characterized by these.
前記第2の還元剤がアスコルビン酸を含むこと、
を特徴とする請求項7に記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
The second reducing agent comprises ascorbic acid;
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of Claim 7 characterized by these.
前記金属が金であること、
を特徴とする請求項3に記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法。
The metal is gold;
The manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material of Claim 3 characterized by these.
請求項1〜9のいずれかに記載の金属ナノプレート固定化基材の製造方法により製造された、金属ナノプレートを含む金属ナノプレート固定化基材。   The metal nanoplate fixed base material containing the metal nanoplate manufactured by the manufacturing method of the metal nanoplate fixed base material in any one of Claims 1-9. 前記金属ナノプレートの少なくとも一つの面に、前記金属の結晶面のうちの(111)面が露出していること、
を特徴とする請求項10に記載の金属ナノプレート固定化基材。
The (111) plane of the crystal plane of the metal is exposed on at least one plane of the metal nanoplate;
The metal nanoplate fixed base material of Claim 10 characterized by these.
前記金属ナノプレートの厚さが、20〜30nmであること、
を特徴とする請求項10または11に記載の金属ナノプレート固定化基材。
The metal nanoplate has a thickness of 20 to 30 nm,
The metal nanoplate fixed base material of Claim 10 or 11 characterized by these.
前記金属が、金、銀、白金およびパラジウムのうちの少なくとも1種であること、
を特徴とする請求項10〜12のうちのいずれかに記載の金属ナノプレート固定化基材。
The metal is at least one of gold, silver, platinum and palladium;
The metal nanoplate fixed base material in any one of Claims 10-12 characterized by these.
前記金属ナノプレートが、鋭角または鈍角のコーナー部分を複数個有する多角形状であること、
を特徴とする請求項10〜13のうちのいずれかに記載の金属ナノプレート固定化基材。
The metal nanoplate is a polygonal shape having a plurality of acute or obtuse corner portions;
The metal nanoplate fixed base material in any one of Claims 10-13 characterized by these.
請求項10〜14のうちのいずれかに記載の金属ナノプレート固定化基材を含むこと、
を特徴とする電気化学素子。
Including the metal nanoplate-immobilized substrate according to any one of claims 10 to 14,
An electrochemical element characterized by the above.
請求項10〜14のうちのいずれかに記載の金属ナノプレート固定化基材を含むこと、
を特徴とする電池用電極。
Including the metal nanoplate-immobilized substrate according to any one of claims 10 to 14,
A battery electrode characterized by the above.
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