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1 公開資料 1 / 37 「ナノ粒子の合成と機能化技術プロジェクト」 事後評価分科会

資料 5-4

公開

「ナノ粒子の合成と機能化技術プロジェクト」

事後評価分科会

プロジェクト説明資料

議題 6.1 シングルナノ粒子の高速合成技術の研究開発

平成１８年１１月７日

2

(1)電子情報素子向けナノ粒子

①高密度磁気記録向けFePt材料

②極微細配線向けAu、Ag系材料

(2)光機能素子向けナノ粒子

①発光素子向けCdSe等金属カルコゲナイド系粒子

②蛍光素子向けZnS：X、Y

₂

O

₃

：X等蛍光体材料 （X : 賦活剤）

③その他光学素子向けZnO等金属酸化物系材料

(3)構造体材料向けナノ粒子

①構造体向けSiO

₂

等材料

(4)高温高圧水熱合成技術

①高温高圧水熱合成による酸化物ナノ粒子大量合成手法の基盤確立

(5)その他の合成技術

1 シングルナノ粒子の高速合成技術の研究開発

報告内容

公開資料 2 / 37

3

(1)電子情報素子向けナノ粒子

①高密度磁気記録向けFePt材料

②極微細配線向けAu、Ag系材料

(2)光機能素子向けナノ粒子

①発光素子向けCdSe等金属カルコゲナイド系粒子

②蛍光素子向けZnS：X、Y

₂

O

₃

：X等蛍光体材料 （X : 賦活剤）

③その他光学素子向けZnO等金属酸化物系材料

(3)構造体材料向けナノ粒子

①構造体向けSiO

₂

等材料

(4)高温高圧水熱合成技術

①高温高圧水熱合成による酸化物ナノ粒子大量合成手法の基盤確立

(5)その他の合成技術

1 シングルナノ粒子の高速合成技術の研究開発

報告内容

公開資料 3 / 37 4

電子情報素子向けナノ粒子の合成

研究目的

次世代1Tbits/cm

2

_{クラス高容量HD用の磁気記録素子素材として}

FePt磁性ナノ粒子の大量合成技術を確立

目標及び目標の達成度

① 高密度磁気記録素子向けFePt 材料

FePt（液相法） FePt（液相・気相法） FePt（液相・気相法） FePt（液相・気相法） ナノ粒子・手法 100g/hr以上 10％ 10％ 3∼10nm 結果 100g/hr以上 10％以下 10％以下 1∼10nm 最終目標 ◎ １反応器当り 生産量 ◎ 変動係数 粒子形状分布 ◎ 変動係数 粒子径分布 ◎ 粒子径 達成度 項 目 公開資料 4 / 37

5

電子情報素子向けナノ粒子の合成

極微細配線向け 金属 (Au , Ag , Cu) ナノ粒子大量合成技術の確立

Au（液相法） Ag（液相法） Au、Ag（液相法） Au（液相法） Au（液相法） Ag（液相法） ナノ粒子・手法 120g/hr 800g/hr 球状 10% 2∼10nm 5∼10nm 結果 100g/hr以上 10％以下 10％以下 1∼10nm 最終目標 ◎ １反応器当り 生産量 ◎ 変動係数 粒子形状分布 ◎ 変動係数 粒子径分布 ◎ 粒子径 達成度 項 目

② 極微細配線向けAu、Ag、Cu系材料

研究目的

目標及び目標の達成度

公開資料 5 / 37 6

○粒子を気相合成し基板に直接堆積

○結晶基板上の加熱を利用して垂直磁化膜を作製

特徴

„ ナノ粒子連続合成

„ 凝集抑制（粒子マイナス帯電）

„ サイズ制御（放電印加時間制御）

„ 粒子組成制御（供給ガス蒸気圧制御）

„ 結晶基板を用い垂直配向を実現

FePtナノ粒子気相合成装置

磁性体ナノ粒子の気相合成（FePtナノ粒子）

プラズマ

ナノ粒子

電極

原料ガス

ガス排出

基

板

特許出願済、世界初

気相合成FePtナノ粒子のTEM写真

(a)

0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Particle size (nm) Siz e dist ribut io n

(b)

0 5 10 15 20 25 30 0 4 8 121620_{Particle size (nm)}24283236404448 Si ze di st ributi on

1nm無凝集FePtナノ粒

子の合成に成功

プラズマ印加時間で

粒子径を制御（20nm）

公開資料 6 / 37 事業原簿P.102-105

7

磁性体ナノ粒子の液相大量合成法

PG 流量計 流量計 ポンプ ポンプ Fe(acac)₃ Pt(acac)₂ ミキサー 多連式 超音波 反応セル 200℃ Max 10atm 200℃ Max 10atm 反応ゾーン 冷却 ユ ニ ッ ト FePt 貯蔵槽 500ml / min N2 N₂

特許出願済、世界初

2液混合超音波高速反応試験装置を開発

小スケールバッチ法(< 数100mg/h)

連続大量合成法へ(> 100g/h)

概略図

概観写真

・2液均一混合

FePt

超音波

(ｷｬﾋﾞﾃｰｼｮﾝ)

溶剤・還元剤：EtGL 分散剤：ｱﾐﾉｴﾄｷｼｴﾀﾉｰﾙ

FePt合成反応

Fe

3+

Pt

2+ ・超音波照射 + ポリオール還元反応 合成速度 100g/h 10nm

均一なFePtﾅﾉ粒子

を大量合成

公開資料 7 / 37 _{事業原簿P106-116}

T. Iwaki, et al., J. Appl. Phys., 94, 6807 (2003)

8 80 70 60 50 40 30 2020 30 40 50 60 70 80゜

合成FePtナノ粒子の特性解析

30 40 50 60 70 80 0 4 8 12 Hc [k O e ] x 8 4 12 16 20 XRD int e nsity [ a u] FeXPt１００-X Fe３Pt In te n s it y 500℃ 400℃ 300℃ 200℃ As made FePt Ag 従来のアニーリング温度580℃ → Ag添加により300∼400℃

FePt 組成比により磁気特性(Hc)制御

Ag添加によりｱﾆｰﾘﾝｸﾞ温度を低下可能

Fe：Pt 組成 比が53：47 でHc は ピーク値を 示す L10FePt(111) ﾋﾟｰｸ

強磁性多孔質薄膜の形成(FePtﾅﾉ粒子)

FePtﾅﾉ粒子の高磁性発生起因を解明

単結晶 FePtナノ粒子の磁性： Pt5d電子の軌道の寄与が大きい 拡大図 FePt ナノ粒子 3nm FePtナノ粒子 ヘキサゴ ナル構造 公開資料 8 / 37 事業原簿P106-116 F. Iskandar, et al., Nano Lett., 5(7), 1525 (2005)

9

0

10

20

30

40

50

1

2

3

4

金属（金）ナノ粒子の合成

液相還元法を用いた金ナノ粒子の合成

特許出願済

diameter / nm Fr equ e nc y / % 変動係数 12%

4nm

D_p= 2.6nm

・濃度 数 wt % で合成可能

・100g / hr 以上で量産可能

Au３＋ 還元剤 りん系保護剤

Au

還元反応

＋

粒子の凝集保護剤が消費

生産量が少ない

均一粒子径の粒子が合成できない

粒子径約2nmの金ナノ粒子

・りん系の保護剤選定

・プロセス選定

解決！

課題

手法

同時

公開資料 9 / 37 事業原簿P117-121 10

金属（金）ナノ粒子の合成

合成された金ナノ粒子の特徴

電子情報素子

300 400 500 600 700 800

Wavelength / nm

A

b

so

rb

an

c

e

プラズモン吸収がない

光学特性 （UV-VIS 吸収スペクトル）

DP = 2.6nm

電気特性

10

−5

_{Ω·cmレベル}

（アルミナ基板 300 ºC）

比抵抗率

光機能素子

※ 透明導電性材料

ITO

と 同程度の比抵抗率

粒子径約2nmの金ナノ粒子

応用展開

粒子径約8nmの金粒子

コロイドでは520nm近傍で

プラズモン吸収が観測

公開資料 10 / 37 事業原簿P117-121

11

金属（銀）ナノ粒子の合成

銀ナノ粒子の高濃度・大量合成法を開発

銀ナノ粒子の高濃度・大量合成法を開発

新しいナノ粒子合成法

AgNO

₃

トルエン溶液

オレイルアミン

(分散剤)

アスコルビン酸 (還元剤)

Ag

特許出願済

合成速度 800g/hr 50wt%分散溶液 アスコルビン酸(固体) トルエン溶剤に徐々に溶解 Agペーストとしての要求特性 成 果 低い焼成温度 150∼250℃ 230℃ 高い導電性 2∼4μΩcm 3.4μΩcm 合成法スキーム 生成反応 機能特性 粒子特性 ・平均粒子径 5.3nm ・変動係数 17.5% ・アスペクト比 1.3% Ag＋_{が還元され} Agナノ粒子の生成 分散剤が溶解促進 20 nm

Agナノ粒子

5 nm

双晶

構造

公開資料 11 / 37 事業原簿P122-126 12

(1)電子情報素子向けナノ粒子

①高密度磁気記録向けFePt材料

②極微細配線向けAu、Ag系材料

(2)光機能素子向けナノ粒子

①発光素子向けCdSe等金属カルコゲナイド系粒子

②蛍光素子向けZnS：X、Y

₂

O

₃

：X等蛍光体材料 （X : 賦活剤）

③その他光学素子向けZnO等金属酸化物系材料

(3)構造体材料向けナノ粒子

①構造体向けSiO

₂

等材料

(4)高温高圧水熱合成技術

①高温高圧水熱合成による酸化物ナノ粒子大量合成手法の基盤確立

(5)その他の合成技術

1 シングルナノ粒子の高速合成技術の研究開発

報告内容

公開資料 12 / 37

13

次世代DVD等、電子デバイス用の

半導体ナノ粒子の連続合成技術の開発

光機能素子向けナノ粒子の合成

CdSe・液相法 GaN・気相法 GaN・気相法 CdSe・液相法 GaN・気相法 ナノ粒子 10g/hr 10% 15% 2∼5nm 6∼10nm 結果 100g/hr以上 10％以下 10％以下 1∼10nm 最終目標 △* １反応器当り 生産量 ◎ 変動係数 粒子形状分布 △ 変動係数 粒子径分布 ◎ 粒子径 達成度 項 目

① 発光素子向けCdSe/ZnS金属カルコゲナイド系およびGaN系粒子合成

*廃液処理の関係上、中断

研究目的

目標及び目標の達成度

公開資料 13 / 37 14 Y2O3 ：Eu 噴霧熱分解法 Y₂O₃ ：Eu 噴霧熱分解法 Y₂O₃ ：Eu 噴霧熱分解法 Y₂O₃ ：Eu 噴霧熱分解法 ナノ粒子 50g/hr 球形 15% 13nm 結果 100g/hr以上 10％以下 10％以下 1∼10nm 最終目標 ○ １反応器当り 生産量 ◎ 変動係数 粒子形状分布 ○ 変動係数 粒子径分布 ○ 粒子径 達成度 項 目

② 蛍光素子向けZnS：X、 Y

2

O

3

：X等蛍光体材料

研究目的

目標及び目標の達成度

光機能素子向けナノ粒子の合成

液晶・PDP等薄型テレビ等、電子デバイス用

蛍光体ナノ粒子の大量合成技術の確立

公開資料 14 / 37

15

光機能素子向けナノ粒子の合成

ZnO・液相法 ZnO・液相法 STO・噴霧熱分解法 ZnO・液相法 ZnO・液相法 ナノ粒子・手法 47g/hr 球形 22% 2∼10nm 結果 100g/hr以上 10％以下 10％以下 1∼10nm 最終目標 △ １反応器当り 生産量 ◎ 変動係数 粒子形状分布 △ 変動係数 粒子径分布 ◎ 粒子径 達成度 項 目

③ その他光学素子向けZnO等金属酸化物系材料

研究目的

目標及び目標の達成度

次世代電子デバイス用

蛍光体ナノ粒子の大量合成技術の確立

公開資料 15 / 37 16

液相での半導体ナノ粒子（CdSe）の合成

連続式半導体ナノ粒子合成装置を開発

連続式半導体ナノ粒子合成装置を開発

特許出願済

加熱熟成配管

冷却器

貯槽

貯槽

_{ﾎﾟﾝﾌﾟ}

供給配管

反応器

10 nm

ZnO/SiO2ナノ粒子 HAADF-STEM像

10 nm

CdSeナノ粒子TEM像

２液合流型連続製造装置の

実用的な基礎技術を確立

背景：半導体ナノ粒子の合成条件 − 高温＆迅速＆均質

従来 : 回分式フラスコ合成

低生産性（20∼30 mg/hr）

目標 ：

液相連続合成

（100 g/hr）

原料A

TOPO （P(=O)(nOctyl)3）

原料B

・ジメチルカドミウム Cd(CH3)2 ・セレン Se ・トリブチルホスフィン P(nButyl)3 ・オクチルホスホン酸 P(=O)(nOctyl)3 13 g/hr の合成能力達成 その他のナノ粒子の合成 公開資料 16 / 37 事業原簿P127-129

17

CdSeナノ粒子の発光スペクトル

Particle Diam

eter [n

m]

液相での半導体ナノ粒子（CdSe）の合成

Intensity

[a.u.]

Wavelength [nm]

0 200 420 470 520 570 620 670 720

520

580 600

2.5

3.3

4.7

5 nm

・発光ｽﾍﾟｸﾄﾙ可変ﾋﾟｰｸ波長幅

:500∼600nm

・粒子径:2∼5nm

溶媒の

組成制御で

達成

反応器の

温度制御で

達成

公開資料 17 / 37 事業原簿P127-129 M. Kawa, et al., J. Nanoparticle. Res., 5, 81 (2003)

18

特許出願済、世界初

問題点・課題点

熱CVD法によるGaNナノ粒子の合成

安定な原料供給のためMOCVD源（TMG）を用いた

高速合成が可能な常圧プロセス設計をした

反応の均一性を向上させるためガスの混合方法を改良した

NH

₃

N

2 MFC MFC

トリメチルガリウム（TMG）

~ 1100 ̊C

粒子径

7.9 nm

変動係数

15%

高純度・高結晶性の

高純度・高結晶性のGaN

GaNナノ粒子

ナノ粒子

を世界で初めて合成できた

を世界で初めて合成できた

熱CVD法による合成

液相合成法： 不純物濃度が高い

気相合成法： 粒子径が不揃いかつ大きい

合成に爆発性がある原料を使用

公開資料 18 / 37

CVD法による13族窒素（GaN）粒子の気相合成

事業原簿P141-149

19

CVD法による13族窒素（GaN）粒子の気相合成

・プラズマ中での電子の衝突による

凝集の緩和

・非平衡度が高く

低温度

にて高エネルギー場

プラズマCVD法による合成、世界初

・合成した粒子が容易に凝集

・反応には高温度場が必要

熱CVD法の課題点

プラズマCVD法によるGaNナノ粒子の合成

新規マイクロ波プラズマを発生

粒子径

5.2 ~ 7.3 nm

変動係数

18.3 ~ 28.0 %

200 300 400 500 600 Wavelength (nm) Int ens it y (a .u.) 2.5 3.0 4.0 5.0

Photon Energy (eV)

Emission Excitation

バルクGaN（370 nm）と同じ紫外域で発光

マイクロ波プラズマ

マイクロ波プラズマ

CVD

_CVD

法で

法で

非凝集

非凝集

の

のGaN

GaNナノ粒子

ナノ粒子

を世界で初めて合成できた

を世界で初めて合成できた

公開資料 19 / 37 事業原簿 P141-149 Shimada, et al., Jpn. J. Appl. Phys., submitted Shimada, et al., Jpn. J. Appl. Phys., 45(1A), 328 (2006)

20

塩添加噴霧熱分解法による蛍光体ナノ粒子の合成

特許出願済

世界初

乾燥 ` 焼結・凝集 核生成・成長 洗浄 加熱炉内 (反応) ナノ結晶子 塩 （従来の噴霧熱分解法）

SP法

（塩を添加した 噴霧熱分解法）

SASP法

0.1∼1μm 原料液滴 （数μm） 数nm ∼100nm 洗浄 （フラックス塩除去） フラックス塩を含む 凝集粒子（∼1μm） 合成したY2O3：EuTEM写真

SASP法の特徴

‐ 塩がフラックスとして働き、粒子の結晶性が促進 →

高結晶性粒子を製造

‐ 焼成や再加熱のような熱処理が不必要 →

製造時間の短縮

‐ SASP法における操作温度は従来（SP）法よりも低温度 →

省エネルギー化

原料溶液 噴霧器 ガス

30 nm

公開資料 20 / 37 事業原簿P130-135 目標：100g/hr

Xia et al., Adv. Mater., 13, 1579 (2001) Xia et al., Adv. Mater., 13, 1579 (2001)

21 1 2 34 8 7 6 5 1 2 34 8 7 6 5

圧縮機

流量

計

超音波噴霧器

バグフィルタ

コールドトラップ 冷却器 _排風機

排ガ

ス

装

置

蛍光体粒子連続大量合成装置 （噴霧熱分解法）

蛍光体ナノ粒子の大量合成実験装置

炉心管

電気炉

大型噴霧器の ２噴霧口化

原料：

硝酸中にY2O3,Eu2O3, フラックス塩NaClを溶解 バグフィルタ 電気炉 反応区間 長さ：2m

平均径13nmの

Y

₂

O

₃

:Eu蛍光体ナノ粒子

を

30~50g/h

で生産可能

捕集粒子 公開資料 21 / 37 事業原簿P130-135 22

(1)電子情報素子向けナノ粒子

①高密度磁気記録向けFePt材料

②極微細配線向けAu、Ag系材料

(2)光機能素子向けナノ粒子

①発光素子向けCdSe等金属カルコゲナイド系粒子

②蛍光素子向けZnS：X、Y

₂

O

₃

：X等蛍光体材料 （X : 賦活剤）

③その他光学素子向けZnO等金属酸化物系材料

(3)構造体材料向けナノ粒子

①構造体向けSiO

₂

等材料

(4)高温高圧水熱合成技術

①高温高圧水熱合成による酸化物ナノ粒子大量合成手法の基盤確立

(5)その他の合成技術

1 シングルナノ粒子の高速合成技術の研究開発

報告内容

公開資料 22 / 37

23

構造体向けナノ粒子の合成

① 構造体向けSiO

2

等材料

SiO₂・液相法 （ｿﾞﾙｹﾞﾙ法） ナノ粒子・手法 750g/hr 4.6% 9.8％ 5∼10nm 結果 100g/hr以上 10％以下 10％以下 1∼10nm 最終目標 ◎ １反応器当り 生産量 ◎ 変動係数 粒子形状分布 ◎ 変動係数 粒子径分布 ◎ 粒子径 達成度 項 目

研究目的

目標及び目標の達成度

構造体材料の性能を十分に発揮する

構造体材料向け高純度ナノ粒子 (SiO

₂

) の高速合成

公開資料 23 / 37 24

ゾルゲル法によるSiO

₂

ナノ粒子の合成

粒子径制御

凝集防止（分散性向上）

・分散剤および反応条件の最適化

融着防止

不純物除去

表面修飾

・処理温度：＜300℃

・水分除去

・分散剤熱分解

・ｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞ剤同時噴霧等

特徴

高純度・単分散・粒子径制御の条件下、

高速合成可能な新規プロセスの開発

特許出願済

火炎法

凝集体の形成

ゾルゲル法

高含水率

従来法の欠点

目的

ゾルゲルプロセス

Si

源：

TEOS,TMOS

触媒：

NH

3

,amine

分散剤：

2,2’-bipyridine

表面修飾ナノ粒子 （純度向上、表面修飾） （粒子精密合成）

SiO

₂ナノ粒子

加熱・反応

噴霧等

乾燥・表面修飾

・高純度

・高分散

・粒径制御

混合

SiO

2ナノ粒子

噴霧精製プロセス

公開資料 24 / 37 事業原簿 P150-154

世界初のハイブリッドプロセス

25

Dp=8.3nm

Dp=18.2nm

Dp=45.6nm

合成速度 max 750g/hr 達成

不純物(水分)量 0.1wt%以下

単分散 粒子径変動係数 10％以下

20nm 20nm

100nm

100nm

100nm

(

カールフィッシャー法

)

本法により合成したSiO2ナノ粒子

6∼80nmに粒子径を制御した、高純度・低凝集ナノ粒子の合成に成功

IPA

IPA 2-2-butanonebutanone Acetyl-Acetyl -acetone

acetone MMAMMA hexanehexaneCyclo-Cyclo

-単分散

透明性が高く、光学素子用途にも応用展開可能

単分散

透明性が高く、光学素子用途にも応用展開可能

平均粒子径 6.3nm

濃度7.0wt%の高濃度シリカ分散液

透過率(580nm)98.6∼99.5%

120日以上経過しても同等の透過性を維持

樹脂モノマー(ex MMA)にも高分散

公開資料 25 / 37

ゾルゲル法によるSiO

₂

ナノ粒子の合成

事業原簿P150-154 26

(1)電子情報素子向けナノ粒子

①高密度磁気記録向けFePt材料

②極微細配線向けAu、Ag系材料

(2)光機能素子向けナノ粒子

①発光素子向けCdSe等金属カルコゲナイド系粒子

②蛍光素子向けZnS：X、Y

₂

O

₃

：X等蛍光体材料 （X : 賦活剤）

③その他光学素子向けZnO等金属酸化物系材料

(3)構造体材料向けナノ粒子

①構造体向けSiO

₂

等材料

(4)高温高圧水熱合成技術

①高温高圧水熱合成による酸化物ナノ粒子大量合成手法の基盤確立

(5)その他の合成技術

1 シングルナノ粒子の高速合成技術の研究開発

報告内容

公開資料 26 / 37

27

高温高圧水熱合成技術

①高温高圧水熱合成による酸化物ナノ粒子大量合成手法の基盤確立

研究目的

目標及び目標の達成度

TiO2・高温高圧 水熱合成法 ナノ粒子・手法 100g/hr 2秒 3nm 結果 10g/hr以上 1 分以下 1∼10nm 最終目標 ◎ １反応器当り 生産量 ◎ １反応器当り 合成反応時間 ◎ 粒子径 達成度 項 目

高温高圧水熱合成による酸化物ナノ粒子大量合成手法の基盤確立

公開資料 27 / 37 28

流通式超臨界水熱合成装置

流通式超臨界水熱合成装置

金属酸化物

（TiO

₂

等）

粒子径:3nm 粒子径: 7nm

複合金属酸化物

（YVO

₂

等）

生産速度100g/hに達成した装置

Mixing part Distilled Water Metal Salt Solution

Pump Reactor in-line filter Cooling Distilled Water Metal Salt Solution

Heater Reactor in-line filter Cooling 公開資料 28 / 37 事業原簿P163-165

29

有機表面修飾無機ナノ粒子（5nm

）

（CeO

2

＋C

5

COOH）

（単分散ハイブリッドナノ粒子）

分散挙動：

有機溶媒（トルエン）中へ

の完全（透明）分散

ハイブリッド

ナノ粒子

有機表面修飾したハイブリッドナノ粒子の合成が可能に

高温高圧水熱合成法による

ハイブリッドナノ粒子の合成

公開資料 29 / 37 事業原簿P163-165

世界初

30

(1)電子情報素子向けナノ粒子

①高密度磁気記録向けFePt材料

②極微細配線向けAu、Ag系材料

(2)光機能素子向けナノ粒子

①発光素子向けCdSe等金属カルコゲナイド系粒子

②蛍光素子向けZnS：X、Y

₂

O

₃

：X等蛍光体材料 （X : 賦活剤）

③その他光学素子向けZnO等金属酸化物系材料

(3)構造体材料向けナノ粒子

①構造体向けSiO

₂

等材料

(4)高温高圧水熱合成技術

①高温高圧水熱合成による酸化物ナノ粒子大量合成手法の基盤確立

(5)その他の合成技術

1 シングルナノ粒子の高速合成技術の研究開発

報告内容

公開資料 30 / 37

31

PECVD法 (a, b, c), ES-CVD法 (d, e, f), 熱CVD法 (g, h)

(a) FePt; 2 nm,(b) GaN; 5 nm, (c) SiO

₂

; 9 nm,

(d) SiO

₂

; 20 nm, (e) TiO

₂

; 10 nm, (f) ZrO

₂

; 15 nm,

(g) GaN; 8 nm, and (h) BaTiO

₃

; 27 nm

40 nm

10nm

50nm

50nm

50nm

50nm

20nm

(a)

(b)

(c)

_(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

気相法により合成されたナノ粒子の電子顕微鏡写真

20nm

公開資料 31 / 37 32

ポリマー溶液を用いた新規液相合成法

ポリマーネットワーク

ポリマー溶液 (分子量高い水溶性 ポリマーを使用)

核生成

結晶成長

_{ナノ粒子(Y}

2

O

3

:Eu)

原料溶液 & ポリマー

熱分解

ポリマーを用いた液相法 (PCS法)

原料溶液

核生成

結晶成長

原料溶液

熱分解

通常の液相合成法

粗粒子の生成

ポリマーにより粒子の凝集、焼結を抑制

公開資料 32 / 37 事業原簿P93-101 Abdullah, et al., J. Ceram. Soc. Jpn. 113, 97 (2005); J. Non-Cryst. Solids., 351, 697 (2005)

33 100nm 20nm 20nm 20nm 10nm 20nm 100nm 20nm 30nm

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

(i)

5nm 塩添加噴霧熱分解法 (a-f), 減圧噴霧熱分解法 (g-j) (a) Y2O3-ZrO2; 10 nm, (b)BaTiO3; 32 nm,

(c)(Ba_0.5,Sr_0.5)TiO₃; 20 nm, (d)ZnS:Mn2+_{;40 nm,}

(e)ZnS; 6 nm, (f)NiO; 9 nm, (g) NiO; 20 nm, (h)In2O3:Sn; 10 nm, (i)Y2O3:Eu3+; 10 nm,

(j) Ni; 20 nm 100nm

(j)

液相法により合成されたナノ粒子の電子顕微鏡写真

公開資料 33 / 37 34 2nm

20nm

10nm

10nm

100nm

5 nm

4nm

20nm

100nm

(k)

(l)

(m)

(o)

(q)

(s)

(p)

(t)

ゾル-ゲル法 (k, l), ポリオール還元法 (m,n), ホットソープ法 (o, p), 噴霧火炎法(q), 減圧噴霧熱分解法(r), 液相還元法 (s, t)

(k) GaN; 20 nm, (l) SiO₂; 18 nm, (m) FePt; 4 nm, (n) FePtAg; 4nm,(o) InSb; 25 nm, (p) CdSe; 5 nm, (q) Y₂O₃:Eu; 30 nm ,(r) BaTiO₃; 23 nm, (s) Au; 3 nm, (t) Ag; 3 nm

10nm

(n)

20 nm

300nm

(r)

液相法により合成されたナノ粒子の電子顕微鏡写真

公開資料 34 / 37

35

ナノ粒子合成各論のまとめ

Ⅰ. ナノ粒子高速合成技術として、

・磁性材料向けナノ粒子の高速合成技術

・電子材料向け金属ナノ粒子の高速合成技術

・光機能材料向け半導体ナノ粒子の高速合成技術

・構造体材料向けナノ粒子の高速合成技術

の研究開発を行った結果、

それぞれの目的に応じ最適化されたナノ粒子高速合成技術を

確立し目標を100％達成した。

Ⅱ. 上記ナノ粒子合成技術は、実用化の上でも極めて可能性が高く、

次に示すような用途展開が大いに期待できる。

公開資料 35 / 37 36

ナノ粒子の実用化

・

Au

ナノ粒子 ・

Ag

ナノ粒子 ・

FePt

ナノ粒子 微細配線パターン印刷

ナノ粒子

高速合成

技術

医用材料

超高密度 磁気記録媒体素子 ELディスプレー LED 次世代基板材料 光学フィルム ・ Auナノ粒子 →ドラッグデリバリー，生体マーカー ・蛍光体ナノ粒子 〔＋生理活性有機化合物による表面修飾〕 →生体投与薬剤 （造影剤・放射線療法剤等） ・

SiO

2ナノ粒子 ・

BST

ナノ粒子 Au 無電解銅めっき触媒 Si基板 Cu 半導体ナノ配線 ・

13

族窒化物ナノ粒子 ・

CdSe

ナノ粒子 ・

ZnO

ナノ粒子 ・

InSb

ナノ粒子 ・各種蛍光体ナノ粒子 基板 下地層 垂直磁化配向 FePtナノ粒子膜

構造体材料

光機能材料

磁性材料

電子材料

公開資料 36 / 37

37 Iskandar, F., et. al.,

In Situ Production of Spherical Silica Particles Containing Self-Organized Mesopores

Nano Lett., 1(5), 231-234 (2001)

→ Science に Highlight paper として引用

Xia, B., et. al.,

Novel Route to Nanoparticle Synthesis by Salt-Assisted Aerosol Decomposition

Adv. Mater., 13(20), 1579-1582 (2001).

Nano Letters （3報）

論文・講演件数

Song, D. K., et. al.,

Changes in the Shape and Mobility of Colloidal Gold Nanorods with Electrospray and Differential Mobility Analyzer Methods

Langmuir, 21(23), 10375-10382 (2005)

論文数 133件

合成技術 （84件） 計測技術 （27件） 機能化技術 （22件）

Advanced Materials （3報） Langmuir （2報）

講演総数 76件

招待講演（65件） 基調講演（7件） 特別講演（2件） 展望講演（2件）

公開資料 37 / 37