目次
第1章 金属ナノ粒子の種類・基本特性
はじめに
1．ナノ粒子とは
2．金属ナノ粒子の種類とその基本特性
まとめ
第2章 金属ナノ粒子の合成法
第1節 化学還元法によるナノ粒子の合成
はじめに
1．液相での化学還元法
1.1 有機酸還元
1.2 アルコール還元
1.3 ポリオール還元
1.4 DMF 還元
1.5 過酸化水素還元
1.6 ヒドラジン還元
1.7 水素化ホウ素ナトリウム（ボロハイ）還元
1.8 オルガノシラン類
1.9 セチルトリメチルアンモニウムブロミド（CTAB）
1.10 ポリオキソメタレート
1.11 還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）
1.12 植物抽出物・生物還元剤・グリーンな還元剤
1.13 マイクロ波加熱
まとめ
第2節 その他の湿式法による合成
はじめに
1．熱分解法
2．放射線還元法
3．光還元法
4．超音波還元法・ソノケミカル法
5．液中プラズマ法
6．レーザーアブレーション法
第3節 乾式法によるナノ粒子の合成
はじめに
1．ガス中蒸発法
2．スパッタリング法
3．真空蒸着法
4．CVD 法（化学気相成長法）
5．プラズマ法
6．噴霧熱分解法
第4節 水系・非水系におけるナノ粒子の合成
はじめに
1．水系でのナノ粒子合成
2．非水系でのナノ粒子合成
第5節 物理的合成法（粉砕法）
第6節 粒子合成・材料設計の低コスト化技術
はじめに
1．原料
2．ナノ粒子回収プロセス
3．ナノ粒子の再分散
第7節 金属ナノ粒子の合成事例
［1］マイクロ波液中プラズマ法を用いた金属ナノ粒子の合成とその優位性
はじめに
1．マイクロ波液中プラズマ（MWPLP）とは
2．マイクロ波液中プラズマを用いた金属ナノ粒子の合成
2.1 電極金属液中スパッタ法
2.2 化合物還元法
［2］添加剤や後処理を必要としないシングルナノメートルサイズの金属・合金ナノ粒子の簡便な合成法
はじめに
1．レーザー誘起核生成法と金属ナノ粒子の形成
2．複数種の金属イオンを含む混合水溶液からの全率固溶合金ナノ粒子の形成
まとめ
［3］超音波とウルトラファインバブルを用いた還元剤・安定剤フリーの金ナノ粒子の合成
はじめに
1．実験
2．結果と考察
2.1 ウルトラファインバブル濃度の影響
2.2 UFB 内のガス種の影響
おわりに
［4］低環境負荷な液相還元法による銅ナノ粒子の合成法と粒子の特性
はじめに
1．低環境負荷な液相還元法の設計
1.1 反応溶媒
1.2 錯化・界面活性剤の選択
1.3 還元剤の選択
1.4 合成の手順
2．低環境負荷な液相還元法による銅粒子の合成
3．銅ナノ粒子・マイクロ粒子の表面分析および焼結特性
4．銅ナノ粒子・マイクロ粒子の複合化による焼結特性の改善
おわりに
［5］耐酸化性を含む多様な物性を有する銅ナノ粒子の合成と応用展開
1．Cu ナノ粒子の酸化耐性と液相合成時の課題
2．層状物質を担体とした耐酸化性Cu ナノ粒子合成と戻り反応特性
3．ナノシート上への粒径・分散性が制御されたCu ナノ粒子合成
4．ナノシートの集合を利用したCu NP の光学特性
5．対アニオンとの反応による異方性Cu ナノ粒子の合成
6．TiO2ゾルの光触媒活性を利用した空気下におけるCu ナノ粒子合成
7．弱酸で完全分解可能な導電性Cu ナノ粒子基板の合成
おわりに
［6］マイクロ流体デバイスを用いた金属ナノ粒子の合成法
はじめに
1．有機溶媒分散金ナノ粒子の合成法
2．マイクロ流体デバイスによる合成法
3．実験方法
3.1 マイクロ流体デバイスの作製
3.2 合成実験
3.3 可視化実験の方法
4．実験結果
4.1 スラグ長と流量の関係
4.2 吸収スペクトル
4.3 TEM 観察による粒子径評価
まとめ
［7］化学的手法による鉄基ナノ粒子の合成とその集合体制御および磁気特性
はじめに
1．化学的手法で合成したFe ナノ粒子の結晶構造および磁気特性
2．α”-Fe16N2 ナノ粒子の合成と生成相および磁気特性
3．α”-Fe16N2 ナノ粒子柱状集合体の作製とその高周波磁気特性
まとめ
第3章 粒子径・サイズ等の構造制御・評価
第1節 金属ナノ粒子の構造制御と物性
［1］金ナノ粒子のサイズ・形状制御ならびにその触媒活性
はじめに
1．Au/TiO2 系におけるAu ナノ粒子のサイズ・形状制御
1.1 Auナノ粒子担持TiO2（Au NPs/TiO2）の調製とAu粒子サイズ制御
1.2 ロッド状Auナノ粒子担持TiO2（Au NRs/TiO2）の調製
1.3 二峰性粒子サイズ分布を有するAu NPs/TiO2（ Bimodal(BM)-Au NPs/TiO2）の調製
2．Au ナノ粒子の触媒活性
2.1 Au ナノ粒子の触媒活性を決定する因子
2.2 接合構造が与える影響
2.3 粒子サイズが与える影響
3．Au プラズモニック光触媒
3.1 Au プラズモニック光触媒とは
3.2 粒子サイズが与える影響
3.3 接合構造が与える影響
3.4 粒子サイズ分布が与える影響
おわりに
［2］簡便に粒径制御を実現する銀ナノ粒子合成法とその抗微生物活性
はじめに
1．一般的な銀ナノ粒子の合成と粒径制御
1.1 銀イオンの還元による銀ナノ粒子の合成
1.2 ナノ粒子の生成・成長理論
1.2.1 ナノ粒子の生成
1.2.2 ナノ粒子の成長
2．銀含有ガラスを用いた銀ナノ粒子の合成と粒径制御
2.1 合成系
2.2 粒径制御のパラメータ
3．抗微生物活性
3.1 キチン・キトサンとの複合化
3.2 抗菌・抗カビ活性
3.3 抗ウイルス活性1
おわりに
［3］ナノ粒子の配列状態・自己組織構造の精密制御
はじめに
1．CdS ナノ粒子をコアとする“有機無機ハイブリッドデンドリマー”
2．ナノ組織構造解析
3．CdS 量子ドットの自己組織構造由来発光－消光制御
まとめ
［4］電気化学に基づく金属ナノ粒子の形態および構造制御
はじめに
1．液相還元法による金属ナノ粒子合成プロセスの設計
1.1 液相還元法
1.2 混成電位による電気化学的評価
1.3 水晶振動子マイクロバランスによる反応のモニタリング
2．銅ナノ粒子の粒径分布制御
2.1 液相還元法による銅ナノ粒子の合成と粒径分布
2.2 析出速度，析出量と粒径分布の関係
2.3 小括
3．銅ナノ粒子のシリカ被覆
3.1 ゾル－ゲル法による酸化物の液相合成
3.2 銅ナノ粒子のシリカ被覆条件の最適化
3.3 釉薬への応用
3.4 小括
4．その他の形態制御技術
おわりに
第2節 金属ナノ粒子の構造評価手法
［1］金属ナノ粒子の構造評価手法～概論
はじめに
1．電子顕微鏡
1.1 汎用電子顕微鏡の利用
1.1.1 熱電子放出型SEM
1.1.2 電界放出型SEM
1.2 TEMによる微細構造観察
1.3 エネルギー分散型X線分光法(EDS/EDX)
1.4 その場観察
1.5 材料の最表面の構造の観察
2．走査透過型電子顕微鏡(STEM)
3．X線法
3.1 X線解析(X-ray diffraction：XRD)
3.2 X線光電子分光(X-ray Photoelectron Spectroscopy：XPS)
3.3 X線吸収微細構造(X-ray Absorption Fine Structure：XAFS)
4．粒度測定
5．ゼータ電位測定
6．核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance：NMR)
7．TG-DTA(熱天秤,サーモグラヴィメトリー・示差熱分析)
8．MALDI-MS(マトリクス支援レーザー脱離イオン化質量分析法)
［2］金属ナノ粒子のTEM/STEM 観察とコンタミ対策及びガス環境加熱TEM その場観察
はじめに
1．透過電子顕微鏡（TEM）
2．走査型透過電子顕微鏡（STEM）
3．元素分析
4．ナノ粒子観察におけるコンタミ対策
4.1 電子顕微鏡におけるコンタミ
4.2 コンタミの発生原理と抑止
4.2.1 試料加熱による試料表面からのコンタミ源除去
4.2.2 ビームシャワー法
4.2.3 その他の対処法
5．電子顕微鏡観察時の注意点
6．ナノ粒子のTEM その場観察
6.1 その場観察における加熱手法
6.2 ガス環境調整手法
6.3 電子線が照射されたガス雰囲気における注意点
第4章 導電材料用ナノ粒子の合成とインク・ペーストの作製
第1節 導電材料用ナノ粒子の合成
［1］インク・ペーストに適した金属ナノ粒子合成・分散技術と工学的応用
はじめに
1．金属・合金ナノ粒子合成技術
1.1 金属ナノ粒子合成に関する技術開発
1.2 ガス中蒸発法
1.3 熱分解法
1.3.1 金属塩の熱分解による金属ナノ粒子合成技術開発
1.3.2 金属錯体の熱分解法による金属ナノ粒子合成技術開発
1.4 アルコールおよびポリオール還元法を用いた金属ナノ粒子合成技術開発
2．ナノ粒子分散媒の作成の基礎
3．工学応用に適した金属ナノ粒子分散インク・ペーストの創製技術の現状
4．まとめと将来展望
［2］低温焼結能を有する銀微粒子の開発と応用
はじめに
1．銀ナノ粒子を用いたペーストにおける課題
2．低温焼結性を有する銀微粒子の開発
3．低温焼結性を有する銀微粒子の応用
おわりに
［3］銅系微粒子とその分散液の開発と電子材料への応用
はじめに
1．銅微粒子の開発
1.1 銅微粒子の課題
1.2 銅微粒子の特徴
1.3 銅微粒子の適用
2．亜酸化銅微粒子分散液の開発
2.1 銅系微粒子に求められる要件
2.2 亜酸化銅微粒子分散液の特徴
2.3 インクジェット描画例
2.4 塗膜の低温処理で得られる導体膜
おわりに
第2節 インク・ペーストの作製
［1］金属微粒子・ナノ粒子のインク・ペースト化とそのポイント
はじめに
1．微粒子・ナノ粒子の合成と回収
1.1 ろ過
1.2 遠心分離
1.3 再沈殿・デカンテーション
2．迅速な回収の有効性
3．微粒子の再分散
4．分散剤
5．ハンセン溶解度パラメーター
まとめ
［2］銅微粒子の表面保護と微粉化による低温焼結可能・長期安定な銅微粒子ペースト
はじめに
1．銅を用いた導電材料
2．銅微粒子を用いた導電ペースト
3．銅微粒子と銅錯体の混合物を用いた導電材料
4．銅ナノ粒子の利用
おわりに
［3］導電性Cu ナノインク・ペーストの焼成と回路形成・パワーデバイス向け接合材料への応用
はじめに
1．Cu ナノインクの利点と課題
2．導電性Cu ナノインクの処方と焼成方法
3．薄膜印刷によるRFIDタグの作成
3.1 RFID タグ
3.2 Cu ナノインクによるタグ作成プロセス
4．厚膜印刷と焼成
4.1 スクリーン印刷
4.2 ギ酸および窒素雰囲気での焼成
4.3 スクリーン印刷と厚膜焼成
5．Cu 接合材料
5.1 パワー半導体と接合材料
5.2 Cu 接合材料の作成と物性試験
おわりに
［4］印刷工法に適した銀ナノ粒子インク・ペーストの要求物性と開発事例
はじめに
1．銀ナノ粒子
2．印刷工法と銀ナノ粒子インク・ペースト設計
2.1 インクジェット印刷と銀ナノ粒子インク
2.1.1 インクジェット印刷の概要とインクへの要求物性
2.1.2 インクジェット印刷対応の銀ナノ粒子インク
2.2 スクリーン印刷と銀ナノ粒子ペースト
2.2.1 スクリーン印刷の概要とペーストへの要求物性
2.2.2 スクリーン印刷対応の銀ナノ粒子ペースト
おわりに
［5］微細印刷回路に向けた導電性銀ナノ粒子インクの開発
はじめに
1．印刷集積回路に向けた電極材料
2．高精細インクジェット印刷用銀ナノ粒子インク
3．インクジェット配線の形状制御
4．全印刷型有機TFT
おわりに
第3節 インク・ペーストの長期安定性評価
はじめに －分散安定性と分散性の意味するところ－
1．ISO の分散安定性と実用系の安定性
1.1 沈降に対する安定性
1.2 凝集に対する安定性
1.3 実用導電材料インク・ペーストとして注意すべき安定性
2．分散安定性の評価手法
2.1 超音波スペクトロスコピー
2.1.1 超音波スペクトロスコピーの原理
2.1.2 超音波スペクトロスコピーによる評価例
2.2 自然沈降分析法および遠心沈降分析法
2.2.1 沈降分析法による分散安定性評価
2.2.2 沈降に対する安定性と凝集に対する安定性の関係
2.2.3 自然沈降分析法および遠心沈降分析法の原理と測定装置
2.2.4 自然沈降分析法の応用例
まとめ
第5章 金属ナノ粒子の応用展開と各種事例
第1節 機能性高分子を利用した金属ナノ粒子の分散安定性制御と回収技術
はじめに
1．金属ナノ粒子の分散安定性
1.1 ファンデルワールス力（引力）
1.2 電気二重層力（斥力）
1.3 立体力（斥力）
2．金属ナノ粒子表面への高分子鎖の修飾
3．温度に応答して分散安定性を制御できる金属ナノ粒子
4．pH に応答して分散安定性を制御できる金属ナノ粒子
5．温和な気体刺激に応答して分散安定性を制御できる金属ナノ粒子
6．光によって分散性調整可能な金属ナノ粒子
7．H2O2 によって分散性調整可能な金属ナノ粒子
8．刺激応答性高分子を用いた金属ナノ粒子の回収
おわりに
第2節 新規金属ナノ粒子触媒の調製・評価
はじめに
1．Au ナノ粒子－ Pd ナノ粒子分離析出型触媒（Au-Pd/OMC）
2．Au ナノ粒子－異種金属ナノ粒子分離析出型プラズモニック光触媒（Au/TiO2-M）
3．Au コア－異種金属シェル型（Au@M）ナノ粒子担持TiO2 系プラズモニック光触媒
おわりに
第3節 DMF保護法によるシングルナノサイズ金属粒子の合成と有機分子変換反応への触媒応用
はじめに
1．DMF 還元法による金属ナノ粒子の合成
2．DMF 保護金属ナノ粒子の触媒活性
2.1 DMF 保護金ナノ粒子
2.1.1 4- ニトロフェノールの還元
2.1.2 Ullmann 反応
2.2 パラジウムナノ粒子
2.2.1 鈴木－宮浦クロスカップリング，Mizoroki-Heck 反応
2.2.2 右田－小杉－ Stilleカップリング反応
2.2.3 共役高分子合成
2.2.4 Larock インドール合成
2.2.5 ヒドロシランとアリールシランのクロスカップリング
2.2.6 出発錯体による触媒活性の差
2.3 DMF 保護イリジウムナノ粒子
2.4 DMF 保護銅ナノ粒子
2.4.1 Ullmann 型クロスカップリング
2.4.2 薗頭－萩原反応
2.5 DMF 保護酸化鉄ナノ粒子
まとめ
第4節 Agナノ（コロイド）粒子の光学特性と作製・センサへの応用
はじめに
1．Ag ナノ（コロイド）粒子の光学特性
2．Ag ナノ（コロイド）粒子の作製方法
3．Ag ナノ（コロイド）粒子のキャラクタリゼーション
4．Ag ナノ（コロイド）粒子のセンサへの応用
4.1 表面プラズモン（SPR）センサ
4.2 表面増強ラマン散乱（SERS）センサ
まとめ
第5節 金属ナノ構造の局在表面プラズモン共鳴を用いた光エネルギー変換
はじめに
1．波長の制御
1.1 プラズモン吸収ピーク波長
1.2 形状異方性金属ナノ粒子の安定性向上
1.3 金属ナノ粒子の二次元アレイ
2．プラズモン誘起電荷分離を利用した光エネルギー変換システム
3．光エネルギー捕集効果
3.1 励起光率増強効果とクエンチ効果
3.2 有機薄膜光活性電極への銀ナノ粒子の導入
3.3 有機薄膜光活性電極への金ナノ粒子の導入
4．光捕集効果を最大限に活用する系の実現
おわりに
第6節 生体関連化学における金ナノ粒子の超構造化や光化学的機能性
はじめに
1．タンパク質との相互作用によるキラル金ナノロッド複合体形成
2．活性酸素発生能を有するポルフィリン修飾金ナノ粒子
2.1 共有結合型ポルフィリン修飾金ナノ粒子の合成
2.2 共有結合型ポルフィリン修飾金ナノ粒子の一重項酸素発生能
2.3 ロタキサンリンカーを介してポルフィリンを修飾した金ナノ粒子
おわりに
第7節 金属ナノ粒子の局在型表面プラズモン共鳴を利用する非標識バイオセンシング
はじめに
1．LSPR センシングの概要・機構
2．検出原理
3．センシング性能の向上に向けた試み
3.1 金属種依存性
3.2 金属ナノ粒子の形状依存性
3.3 単一粒子分光を利用するFoM の改善
3.4 Fano 共鳴を利用する高いFoM の実現
4．バイオセンシングへの応用
4.1 高感度性の検証
4.2 様々なターゲット物質への適用
4.2.1 マイクロRNA（miR）の検出
4.2.2 循環腫瘍DNA の検出
4.2.3 エキソソームの検出
4.2.4 タンパク
5．LSPR センシングイメージング
おわりに
第8節 機能性磁性ナノ粒子の合成法と医療分野への応用
はじめに
1．磁性ナノ粒子の合成方法
1.1 共沈法
1.2 水熱合成
1.3 熱分解法
2．磁性ナノ粒子の表面修飾方法
2.1 低分子による修飾
2.2 リポソームによる修飾
2.3 ポリマーによる修飾
3．磁性ナノ粒子の医療応用
3.1 MRI
3.2 温熱治療
3.3 細胞操作技術への応用
3.4 細胞凍結保存技術への応用
おわりに
第9節 金ナノ粒子の二次元配列に基づいたナノめっき技術およびAuNPとセルロースナノファイバーの複合膜の作製
はじめに
1．従来技術による薄膜形成
1.1 金箔
1.2 金属薄膜
2．ナノめっき技術による薄膜形成
2.1 金ナノ粒子
2.2 ナノめっき技術
3．ナノめっき技術による金箔
3.1 セルロースナノファイバー
3.2 混合溶液の特性
3.3 金箔の作製
3.4 金箔の貼付
3.5 金箔の電気化学特性
おわりに
