課題番号（Application Number）：S-16-NR-0022
利用形態（Type of Service）：共同研究
利用課題名（日本語） ：有機ナノ粒子の合成とレーザー誘起相転移の研究
Program Title (English) ：Laser-induced　phase transition of organic nanoparticles
利用者名（日本語） ：朝日　剛1）, 木原　諒1）, 河合　壯２）
Username (English) ：1) T. Asahi, 1)R. Kihara, 2)T. Kawai
所属名（日本語） ：1) 愛媛大学　理工学研究科, 2) 奈良先端科学技術大学院大学　物質創成科学科
Affiliation (English) ：1) Ehime University, 2) NAIST

１．概要（Summary ）
有機ナノ粒子の作製手法の一つに液中レーザーアブレーション法がある。本手法は、液中の原料微結晶粉末を高強度パルスレーザー照射により粉砕・微細化しナノ粒子コロイドを得る方法である。本研究では、ナノ秒レーザーパルスによる銅フタロシアニン（CuPc）ナノナノロッドの合成とナノロッドの生成機構およびサイズ制御について検討した。
２．実験（Experimental）
貧溶媒にエタノール、アセトニトリル、酢酸エチルを用い、原料CuPc粉末（数10μmサイズ）の懸濁液（濃度5.0×10-3wt%）にNd3+:YAGレーザーの第二高調波(波長532nm、パルス幅8ns、繰り返し10Hz)を照射後、一定時間静置した。作製したナノ粒子コロイドの評価を吸収スペクトルの測定、電界放出型走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡(TEM)観察によって行った。
３．結果と考察（Results and Discussion）
アセトニトリル懸濁液に強度105 mJ/cm2で15分間照射して作製したナノ粒子のTEM像を図5(a)(b)に示す。
照射直後のナノ粒子は粒径約30nmの球状であったが、60℃で6時間静置後では、幅20-50 nm、長さ0.5-2 µmのロッド状に成長することがわかった。高分解能TEM画像から、ナノロッドは、分子がπ-πスタックした一次元カラムが長軸方向に規則正しく配列した結晶性　の粒子であることがわかった。ナノ粒子の吸収スペク

Figure.1 TEM images of CuPc nanoparticles just after laser irradiation (left), nanofibers 6 hours later at 60 ℃, and HRTEM image of nanofiber (left).
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トルならび形状・サイズの時間変化から、レーザー粉砕により生成したα相様の球状のノ粒子が、溶媒中で会合、一次元的に成長することによって、β相の結晶構造のナノロッドが形成することを明らかにした。
また、生成するナノロッドのサイズとアスペクト比はレーザー照射強度、照射後の保持温度、溶媒に依存し、サイズと形状を制御できる可能性を示した。アセトニトリル溶媒で室温放置条件の場合、レーザー強度が35mJ/cm2で作製すると、平均太さ40nm、平均アスペクト比が2.3であるのに対し、強度140 mJ/cm2の場合、太さが28nm、アスペクト比は5.8であった。静置温度が高いほどアスペクト比が大きくなり、60℃放置条件では、長さが5μ以上のファイバーも生成した。一方、溶媒依存性として、低粘度溶媒ほど長いロッドに成長する傾向がみられたが、溶媒効果の詳細は明らかとなっていない。
４．その他・特記事項（Others）
本研究を遂行するにあたり、TEM測定を奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学科の技術職員藤田咲子様に協力して頂きました。感謝申し上げます。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 木原諒、今田修輔、河合壯、朝日　剛、第10回分子科学討論会、平成28年9月15日(発表日) 3P084
(2) 木原諒、朝日剛、日本化学会第９７春季年会、平成29年3月18日(発表日) 3B5-34
(3) R. Kihara, S. Imada, and T. Asahi、4th Conference on Advanced Nanoparticle Generation and Excitation by Lasers in Liquids、平成28年5月9日（発表日）P46 （優秀ポスター賞）
６．関連特許（Patent）
なし