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金属ナノ・マイクロ粒子の形状・構造制御技術

  • Shape and Structure Control of Metal Nano-and Fine-particles
※こちらの書籍は,電子書籍(eBook)として販売をしております。
・価格5,000円(税抜)
丸善販売サイト「Knowledge Worker」にてPDF版販売中!
http://kw.maruzen.co.jp/ims/itemDetail.html?itmCd=1024390803

★ 産業界から注目を集める金属ナノ・マイクロ粒子を形状・構造制御の観点から論じた必読の書!
★ 金属粒子の組成・調製法なども詳述し、実用化へ向けた金属ナノ・マイクロ粒子の最新開発動向を解説!
★ 医療応用、センシングなど応用展開を取り上げ、その最前線を掲載!

商品コード: T0682

  • 監修: 米澤徹
  • 発行日: 2009年4月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、307ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0116-7

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  • プラズモン / ナノロッド / ナノプレート / ナノワイヤー / ナノキューブ / ナノチューブ / コア・シェル微粒子 / 異方性相分離無機ナノ粒子 / イメージング・センシング / 表面増強ラマン散乱

刊行にあたって

 金属ナノ粒子の研究は、Faradayの金ゾルからはじまり、また、日本では、ERATO・超微粒子プロジェクトによって花開いたといえる。その歴史は非常に古い。そして、最近になって、非常に安定な金属ナノ粒子が湿式法によって常温で容易に製造可能であることが示されてから、世界中で様々な研究者が参入してきた。触媒、蛍光材料、磁性材料、電子材料、バイオ応用など広い応用が検討されてきている。その一方で、これだけ投資され、研究が進化し、産業界でも非常に注目されていながら、なかなかモノにならないという点も否めない。もちろん、新しい物質であるから、実際の商品になるには、耐久性など多くの試験を行う必要があることや、既存技術の進歩も激しいため、実用化にはなかなか到達しない。しかし、私は、それも遠くない先にブレイクスルーが来るだろうと予想している。そのブレイクスルーの鍵は三つあると考えているが、その一つは本書で取り上げる形状制御である。残りの二つは、量産性(コスト)と粒子および分散状態の安定性であろう。
 このような背景のなかで、今回形状制御を前面に取り上げた。これらの三つのブレイクスルーの鍵のなかでも、ベーシックであり、まだまだ新しい可能性を含み、さらに多くの人の興味を引きうるだろうと考えたからである。実際、先生方の玉稿を拝見していると目からうろこの内容も沢山あった。読者のみなさんも同様に感じられるであろう。「小さい固体の形状をさらに制御する。」これは、化学者、材料科学者の一つの醍醐味である。また、コアの金属のみならず、表面・界面の制御、さらには表面・界面に存在する有機物が形状を大きく左右しうることも我々の興味をかきたてる。
 本書が多くの研究者、科学者にご参照されて、新しい切り口からのナノ粒子分野の発展、その実用化に寄与することができれば幸いである。
(「はじめに」より)

2009年4月  北海道大学 大学院工学研究科 教授  米澤 徹

著者一覧

米澤 徹   北海道大学 大学院工学研究科 材料科学専攻 教授
長尾忠昭   (独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 MANA独立研究者
上野貢生   北海道大学 電子科学研究所 准教授
三澤弘明   北海道大学 電子科学研究所 教授;ナノテクノロジー研究センター センター長
溝口大剛   大日本塗料(株) 事業開発部 主任研究員
川崎英也   関西大学 化学生命工学部 准教授
大島義文   東京工業大学 大学院総合理工学研究科 助教
高柳邦夫   東京工業大学 大学院理工学研究科 教授
西條純一   自然科学研究機構 分子科学研究所 物質分子科学研究領域 助教
是津信行   大阪大学 大学院工学研究科 附属超精密科学研究センター 助教
三宅幹夫   北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 物質デザイン・創出領域 教授
宮林恵子   北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 物質デザイン・創出領域 助教
木島 剛   宮崎大学 工学部 物質環境化学科 教授
酒井 剛   宮崎大学 工学部 物質環境化学科 准教授
今西哲士   大阪大学 大学院基礎工学研究科 准教授
佐々木隆史   東北大学 多元物質科学研究所 博士研究員
中谷昌史   東北大学 多元物質科学研究所 助教
蟹江澄志   東北大学 多元物質科学研究所 准教授
村松淳司   東北大学 多元物質科学研究所 所長補佐;教授
岩越あや子   日本ペイント(株) R&D本部 色彩技術研究所 リーダー
石橋秀夫   日本ペイント(株) R&D本部 色彩技術研究所 リーダー
辻 正治   九州大学 先導物質化学研究所 教授
寺西利治   筑波大学 大学院数理物質科学研究科 化学専攻 教授
松尾保孝   北海道大学 電子科学研究所 助教
新倉謙一   北海道大学 電子科学研究所 准教授
居城邦治   北海道大学 電子科学研究所 教授
中西周次   東京大学 先端科学技術研究センター 特任准教授
中﨑義晃   (株)ナノ・キューブ・ジャパン 代表取締役
林 真至   神戸大学 大学院工学研究科 教授
新留琢郎   九州大学 大学院工学研究院 准教授
山下秀治   九州大学 大学院システム生命科学府 
並河英紀   北海道大学 大学院理学研究院 化学部門 助教
村越 敬   北海道大学 大学院理学研究院 化学部門 教授
荒川隆一   関西大学 化学生命工学部 教授
中村新男   名古屋大学 大学院工学研究科 マテリアル理工学専攻 応用物理学分野 教授
中島 寛   日本電信電話(株) NTT物性科学基礎研究所 機能物質科学研究部 主任研究員
古川一暁   日本電信電話(株) NTT物性科学基礎研究所 機能物質科学研究部 主任研究員
伊藤民武   (独)産業技術総合研究所 四国センター 研究員
北濱康孝   (独)産業技術総合研究所 四国センター 研究員
吉田健一   関西学院大学 大学院理工学研究科 
尾崎幸洋   関西学院大学 理工学部 教授
鈴木泰博   日揮(株) 技術開発本部 技術開発部 原子力・ライフサイエンスグループ グループリーダー
熊澤光章   日揮触媒化成(株) ファイン総合研究所 MM研究所 MM第一研究グループ 主査

目次

第1章 金属ナノ粒子の組成とサイズ制御
1. はじめに
2. ナノ粒子の組成
3. ナノ粒子のサイズ制御
4. ナノ粒子の形状制御
5. おわりに

第2章 原子スケール・ナノスケール金属材料のプラズモン
1. はじめに
2. プラズモンにおける次元性効果とその測定
3. 金属ナノ薄膜のプラズモン
4. 2次元原子シートの中のプラズモン
5. 1次元原子鎖の中のプラズモン
6. ナノ構造の形状制御とプラズモン増強分光への応用

第3章 光電場増強
1. はじめに
2. 表面プラズモン共鳴に基づく光電場増強
3. 電子ビームリソグラフィによる金属ナノ構造体の作製
4. 金ナノブロック構造の光学特性
5. 金2光子励起発光計測による光電場増強の評価
6. 光重合反応による光電場強度分布の可視化
7. おわりに

第4章 金、銀の調製法と物性
1. 金ナノロッドの合成方法
1.1 金ナノロッドの特性
1.2 金ナノロッドの合成方法
1.2.1 合成方法の概要
1.2.2 CTABの機能
1.2.3 銀イオンの添加
1.2.4 粒子径の制御について
1.3 各種合成法について
1.3.1 電気化学的合成法
1.3.2 化学的合成法と光合成法
1.3.3 化学的合成法と光合成法を組み合わせた合成法
1.3.4 新規合成法の検討
1.4 金ナノロッドの表面処理
1.5 応用例
1.6 まとめ

2. 金・銀ナノプレート
2.1 はじめに
2.2 金・銀ナノプレートの調製
2.2.1 高分子
2.2.2 イオン液体
2.2.3 界面活性剤
2.2.4 生体物質・天然化合物
2.3 おわりに

3. らせん構造をもつ金ナノワイヤー
3.1 電子シェル効果と構造シェル効果
3.2 量子化コンダクタンス
3.3 金多層ヘリカルナノワイヤーの作製
3.4 金多層ヘリカルナノワイヤー
3.5 金単層ナノチューブ
3.6 金ヘリカルナノワイヤーの安定性
3.7 金ヘリカルナノワイヤーの伝導特性
3.8 おわりに

4. 銀ナノワイヤー
4.1 はじめに
4.2 銀ナノワイヤーの生成法
4.2.1 ハードテンプレートを用いる手法
4.2.2 ソフトテンプレートを用いる手法
4.2.3 自己組織化を用いる手法(ポリオール法)
4.2.4 コアシェル型ナノワイヤーへの展開
4.3 銀ナノワイヤーの特性
4.3.1 電気伝導性
4.3.2 力学特性
4.3.3 触媒特性
4.3.4 導波管としての利用

5. 銀ナノキューブ
5.1 はじめに
5.2 ポリオール還元法
5.3 エチレングリコールを用いたポリオール還元法
5.4 ポリビニルピロリドン(PVP)をキャッピング剤として用いたポリオール還元法
5.5 五角十面体Ag多重双晶
5.6 銀ナノ粒子の精密形状制御合成
5.7 Agナノキューブの合成にあたって
5.8 Cl-/O2を用いた五角十面体Ag多重双晶の選択的酸化エッチング法
5.9 Na2Sを触媒として用いた高速合成法
5.10 Agナノキューブの構造解析
5.11 Agナノキューブ分散水溶液の表面プラズモニック特性
5.12 単一Agナノキューブの表面プラズモニック特性
5.13 Agナノキューブの表面増強ラマン特性
5.14 単一Agナノキューブの表面増強ラマン特性の偏光依存性
5.15 おわりに

第5章 白金族の調製法と物性
1. 白金ナノキューブ
1.1 はじめに
1.2 白金ナノ結晶の多面体構造
1.3 白金ナノキューブの選択的合成
1.4 星型形状を有する白金ナノ結晶の生成
1.5 高指数面を有する白金ナノ結晶の合成
1.6 形状制御した白金ナノ結晶の触媒への機能展開
1.7 まとめ

2. 白金ナノワイヤー
2.1 はじめに
2.2 鋳型法
2.3 配向結晶成長法
2.4 配向付加法
2.5 まとめ

3. 液晶鋳型法による白金ナノチューブ・ナノグルーブ・ナノホールの合成と特性
3.1 はじめに
3.2 非イオン両親媒性分子を鋳型とする無機ナノ構造体の合成
3.3 白金ナノチューブの合成
3.3.1 無機・金属ナノチューブの合成例
3.3.2 複合界面活性剤液晶を鋳型とする銀および白金ナノチューブの合成
3.4 ナノサイズの網状溝構造をもつ白金ナノグルーブの合成
3.5 ナノホール構造を有する白金ナノシートの合成
3.6 白金ナノ構造体担持カーボンの電気化学特性
3.6.1 酸素還元活性の電気化学的評価
3.6.2 膜電極接合体を用いた燃料電池特性の評価
3.7 おわりに

第6章 その他の金属、酸化物、合金の調製法と物性
1. 固体表面ステップ構造をテンプレートとした金属ワイア形成
1.1 はじめに
1.2 Si基板上におけるCuワイア形成
1.3 H-Si(111)面のstep構造制御
1.4 電析法を用いた金属ワイア形成
1.5 今後の展開

2. 単分散酸化物粒子
2.1 はじめに
2.2 液相法酸化物粒子合成と基礎理論
2.3 ゲル-ゾル法単分散粒子合成
2.4 ゲル-ゾル法の展開
2.5 単分散酸化鉄粒子の系統的制御
2.6 おわりに

3. 複合金属ナノ粒子の調製と応用展開
3.1 はじめに
3.2 複合金属ナノ粒子概要
3.3 複合金属ナノ粒子の応用展開
3.3.1 意匠用途への展開
3.3.2 電子材料分野での開発状況
3.4 おわりに

4. コア・シェル微粒子
4.1 はじめに
4.2 コア・シェルナノ微粒子の調製法
4.2.1 球形コア・シェル微粒子の調製法
4.2.2 コア・シェルナノ微結晶の調製法
4.3 コア・シェルナノ微粒子の応用
4.4 おわりに

5. 異方性相分離無機ナノ粒子
5.1 はじめに
5.2 異方性相分離金属硫化物ナノ粒子
5.2.1 異方性二相分離硫化CoPdナノ粒子
5.2.2 異方性三相分離硫化PdCoPdナノ粒子
5.3 異方性相分離Pd/γ-Fe2O3ナノ粒子の構造変態によるfct-FePd/α-Fe交換結合ナノコンポジット磁石の創製
5.4 おわりに

第7章 新しい製法
1. 高分子と金属ナノ粒子の複合化による機能性材料の創製
1.1 はじめに
1.2 高分子を場とした金属ナノ粒子の形成
1.2.1 高分子中での金属ナノ粒子生成
1.2.2 高分子を鋳型とした金属構造体の作製
1.3 高分子による金属ナノ粒子の配列制御
1.3.1 高分子中への金属ナノ粒子の分散
1.3.2 金属ナノ粒子の組織化
1.3.3 三次元光造形法を用いた複雑な金属ナノ構造体の作製
1.4 生体高分子を利用した金属構造体の作製
1.4.1 タンパク質を鋳型とした金属ナノ粒子の形成
1.4.2 ウイルスを鋳型とした金属ナノ粒子の生成と集積
1.4.3 DNAを鋳型としたナノ粒子の配列制御と金属ナノワイヤーの構築
1.5 金属-高分子複合材料のさらなる機能化を目指して
1.6 おわりに

2. 振動電析反応による合金ナノ多層薄膜の自己組織化形成
2.1 はじめに
2.2 負性微分抵抗(Negative differential Resistance、NDR)
2.3 ケース1:CuSn合金ナノ多層薄膜の自己組織化形成
2.4 ケース2:NiP合金ナノ多層薄膜の自己組織化形成
2.5 その他の例
2.6 まとめ

3. 1.5nmナノ粒子
3.1 はじめに
3.2 マイクロ化学プラント
3.3 粒子径制御
3.4 燃料電池用電極触媒用ナノ粒子
3.5 おわりに

4. ガス中蒸発法
4.1 はじめに
4.2 ガス中蒸発法の実際
4.3 粒子成長のメカニズムと制御パラメーター
4.4 ガス中蒸発微粒子の実例
4.4.1 金属微粒子
4.4.2 半導体、誘電体微粒子
4.5 おわりに

第8章 応用展開
1. 医療用ナノ材料としての金ナノロッド―バイオイメージングとフォトサーマル医療へ向けて
1.1 はじめに
1.2 バイオコンパチブル化
1.3 バイオセンシング技術
1.4 細胞イメージング技術とフォトサーマル細胞傷害
1.5 in vivoイメージング
1.6 in vivoにおけるフォトサーマル治療
1.7 近赤外光に応答する薬物放出
1.8 遺伝子デリバリー
1.9 おわりに

2. ナノ構造とナノ空間
2.1 はじめに
2.2 NSL基板上のナノ構造とナノ空間
2.2.1 作成法と光学特性
2.2.2 NSL基板における発光現象
2.2.3 NSL基板の分子フィルター効果
2.3 まとめと今後の展望

3. ナノ粒子・ナノ構造表面を利用したソフトレーザー脱離イオン化質量分析の展開
3.1 はじめに
3.2 ナノ構造表面を利用したSALDI
3.2.1 DIOS(desorption/ionization on silicon)
3.2.2 その他のナノ構造表面
3.3 ナノ粒子を利用したSALDI
3.3.1 金ナノ粒子
3.3.2 ZnOナノ粒子
3.3.3 白金ナノ粒子(ナノフラワー)
3.4 高分子/金ナノ粒子交互積層を利用したSALDI
3.5 おわりに

4. 光材料
4.1 はじめに
4.2 表面プラズモンと線形光学応答
4.3 非線形光学応答
4.4 高密度金ナノ粒子複合材料の非線形光学応答
4.5 銀ナノプリズムの非線形光学応答
4.6 金ナノロッドの光学応答

5. ナノ微粒子のイオンセンシング機能
5.1 はじめに
5.2 機能性分子を表面修飾したナノ微粒子によるイオンセンシング
5.2.1 アルカリ金属イオンのセンシング
5.2.2 重金属イオンのセンシング
5.3 蛍光分子を表面修飾したナノ微粒子によるイオンセンシング
5.4 生体分子を表面修飾したナノ微粒子によるイオンセンシング
5.5 半導体ナノ微粒子によるイオンセンシング
5.6 シリカナノ微粒子によるイオンセンシング
5.7 おわりに

6. 表面増強ラマン散乱
6.1 はじめに
6.2 表面増強ラマン散乱(SERS)現象の発見
6.3 SERSの特徴と機構
6.4 応用面から見たSERSの利点
6.5 単一分子分光
6.6 単一銀ナノ粒子におけるSPRバンドとSERSバンドの偏光依存性の研究
6.7 表面プラズモンバンドの共鳴Q値と表面増強ラマン散乱
6.8 SERRSの二段階増強理論
6.9 おわりに

7. 原子力分野への金属ナノコロイド触媒の応用
7.1 はじめに
7.2 金属コロイド触媒
7.2.1 硝酸性窒素分解触媒研究の歴史
7.2.2 金属コロイド触媒の合成と特徴
7.3 処理方法の原理
7.4 試験実施例
7.5 おわりに
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