超臨界水ナノ粒子合成技術資料

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ナノ粒子とは？
ナノ粒子とは、大きさが、 １ｍの１０億分の１と非常に小さな粒子で、一般的には、 １０ｎｍから１００ｎｍをナノ粒子と称され、 １ｎｍから10ｎｍは、超微粒子と称されます。ちなみに、バクテリアが１μｍ（１，０００ｎｍ） 、ウイルスが１００ｎｍ、ＤＮＡが１０ｍｎの大きさです。



ナノ粒子の作り方は、　一般的には粉砕法、湿式粉砕法と乾式粉砕法があり、また、分子レベルからの成長としての気相法と液相法があり、該ナノ粒子合成はこの液相法に該当します。

 

水の状態図、誘電率図
水は、左図に示すように温度374℃、圧力22.1MPa以上にて超臨界状態となります。同じく、左下図に示すように誘電率は、温度／圧力依存性があり、超臨界状態では、誘電率は低下し、極性の少ない状態になります。この状態では、電解という性質はなくなり、特に電解溶液中の金属は、酸化状態の金属塩として生成されます。また、超臨界水の誘電率は2～30程度の値をもっており、この値はヘキサン（誘電率：1.8程度）などの無極性溶媒から、メタノール（誘電率：32.6）などの極性溶媒に匹敵します。すなわち、超臨界水は常温常圧の水には溶解しない有機物質を溶解することが可能になります。

超臨界水ナノ粒子合成法とは？
システムとして、液供給部、加熱部、反応部（混合部）、冷却部、ナノ粒子回収部に区分されます。　常温にて金属塩が溶解している金属塩水溶液が超臨界水に混合され、超臨界状態になると、金属塩は、溶解状態から、酸化金属の状態で析出します。この状態で、油などの修飾剤溶液と混合されるとこのナノ粒子の周りに修飾剤が修飾され、修飾剤が持つ凝集防止や、熱伝導率や屈折率などの従来得にくい新性質が金属ナノ粒子に付加されます。　金属塩水溶液や修飾剤水溶液との混合部では、熱履歴を受けない、熱影響を受けない状況を重視し、混合部直前まで常温を保持するための特殊な冷却機構を有しています。

 

ナノ粒子の用途
当該超臨界水熱合成法は、従来法にない熱履歴による影響を受けない連続式で、且つ新たな特性、すなわちナノ粒子合成、形状制御、酸化・還元反応制御、さらには、1in　situ熱処理といった特性が得られ、広い有機・無機ハイブリッド素材分野への展開が期待されます。　光学部材（空間光制御部材）やディスプレイ部材（透明多機能膜）などの新素材への応用が可能と考えます。

飾とは？