最終更新日:
2024-01-09 14:42:15.0
マイクロ波照射を使用すると、正確なパラメータ制御を備えたナノ粒子を短時間で合成し、必要に応じて粒子特性と粒子サイズを変更できます
ナノ材料の材料特性は、そのサイズに依存します。したがって、適用分野によっては、定義された特性を持つナノ粒子を得るために、可能な限り狭く最も正確なサイズ分布を持つことが不可欠です。近年、 マイクロ波支援合成は、サイズ分布と材料特性の両方に効果的に影響を与えるために、さまざまなナノ材料を製造する最新の方法としての地位を確立しています。
マイクロ波照射を使用すると、正確なパラメータ制御を備えたナノ粒子を短時間で合成し、必要に応じて粒子特性と粒子サイズを変更することができます。これらの生成されたナノ粒子の適用分野は、医療用途（ドラッグデリバリーシステム、製剤）から多くの産業での使用、すなわち車両製造（コーティング、風防、エネルギー貯蔵）、化粧品（日焼け止め、シャンプー、歯磨き粉）、繊維製造（アウトドアウェア、靴）および電子機器（回路基板、太陽電池、LED、タッチスクリーン）。この最後の応用分野では、量子ドット（QD）が研究の焦点となることがよくあります。
基本情報
グラーツ大学カールフランツェンズ大学マイクロ波化学クリスチャンドップラー研究所のカッペ教授が率いるグループは、二酸化セレンとさまざまなカドミウム錯体からなる「テーラーメード」単分散フォトルミネッセンスCdSe量子ドットの合成を調査しました。モノウェーブ300で240°Cで5分間合成している間 、ナノ粒子の球形の膨張と凝集に影響を与えるために、オレイン酸の添加の正確な時間を変化させました。（凝集とは、いくつかの粒子をクラスター化して、分散によって分解できるより大きな単位を形成することです。）続いて、粒子のサイズ分布は、小角X線散乱（SAXSess mc 2）を使用して決定されました。
選択したカドミウム錯体とオレイン酸を添加した時間を介して、0.5nmから4nmの範囲の量子ドットのサイズ分布に影響を与えることができました。これにより、カラースペクトルもシフトします。これは、生成された粒子のフォトルミネッセンスが緑黄色からオレンジ赤に変化することを意味します。したがって、これにより、個別に輝く量子ドットの生成が可能になります（たとえば、LEDの製造用）。
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| 用途／実績例 | ドイツと米国の他のワーキンググループによって示されているように、これらのQD合成プロトコルは簡単に拡張できます。マイクロ波支援生産はより大規模（最大数十グラム）でも可能です。 AntonPaarのマイクロ波合成装置により、収量を簡単にスケールアップできます。大きな利点は、最も重要なパラメータの1つである温度が両方の機器で正確に測定されるため、両方の機器で同じ合成プロトコルを使用できることです。 マイクロ波で可能になる短い反応時間は、ナノ材料の製造を大幅に簡素化します。マイクロ波反応器は、長時間にわたってオートクレーブで得られる高温高圧へのアクセスを可能にします。200°Cをはるかに超える温度での特別な熱水合成は、ほんのわずかな時間で実行できます。 ナノ粒子のサイズと形態は、反応条件の小さな変化によって大きく影響を受ける可能性があります。このため、可能な限り正確な温度測定と圧力制御は、再現性のある結果を提供するためにマイクロ波反応器の重要な特性です。さらに、正確な反応温度は、最適化された反応プロトコルをより大規模に移行するために必要な決定的なパラメーターです。 |
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