Synthesis of rare-earth doped surface-modified metal oxide nanoparticle to investigate the mass transfer in cells

稀土掺杂表面修饰金属氧化物纳米颗粒的合成研究细胞内的传质

基本信息

批准号：
20H02514
负责人：
高見誠一
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、昨年度に合成を確認したCeドープLu3Al5O12 (Ce-LuAG)ナノ結晶の合成条件を明確にするとともに、蛍光スペクトルの測定および表面修飾を行った。また、希土類添加を目指したGa2O3ナノ結晶の合成メカニズムの解明を行った。Ce-LuAGナノ結晶の合成条件については、昨年度合成に用いたギ酸の影響を評価するとともに、合成温度および原料水溶液のpHの影響を評価した。ギ酸については、昨年度はCeの価数を3価に保つことを目的として加えたが、加えなくてもCeは3価に保たれることをX線吸収微細構造測定(XAFS)より明らかにした。これに伴い、改めてギ酸を用いない場合について合成条件を明らかにした。粒子サイズは原料水溶液のpHにより大きく変化し、pHが3-7では数百nm程度である一方、pH=9, 11では30~40 nm程度であった。生成したCe-LuAG相ナノ結晶は紫外線の照射下で500 nm程度にピークを持つ蛍光を発した。表面修飾については、オレイン酸存在下でCe-LuAGナノ結晶を合成することで、オレイン酸修飾に成功し、合成したナノ結晶は有機溶媒中に良分散した。これらより、表面修飾した希土類添加蛍光酸化物ナノ結晶を水熱合成できることを確認した。一方、Ce-LuAGの結晶相のみをもつ生成物であっても蛍光を示さないナノ結晶が存在した。XAFS測定でCeの価数を評価しても3価であり、Ceの価数以外に蛍光を左右する因子があることを示している。Ga2O3ナノ結晶の合成メカニズムについては、合成時間を短く区切った水熱合成の結果より、原料であるGa(NO3)3からまずGaOOH, γ相のGa2O3が形成し、これが溶解再析出する過程でβ相のGa2O3が形成することを明らかにした。

今年，我们明确了去年确认的Ce掺杂Lu3Al5O12（Ce-LuAG）纳米晶体的合成条件，并测量了荧光光谱并进行了表面修饰。我们还阐明了以添加稀土元素为目的的Ga2O3纳米晶的合成机理。关于Ce-LuAG纳米晶的合成条件，我们评估了去年合成中使用的甲酸的影响，以及合成温度和原料水溶液pH值的影响。关于甲酸，我们去年添加了它以将Ce的价态保持在三价，但X射线吸收精细结构光谱（XAFS）显示即使我们不添加甲酸，Ce仍保持在三价。与此同时，我们还明确了不使用甲酸情况下的合成条件。粒径根据原料水溶液的pH而变化很大，在pH 3-7时粒径约为数百nm，而在pH=9和11时粒径约为30-40nm。生成的 Ce-LuAG 相纳米晶体在紫外线照射下发出峰值在 500 nm 左右的荧光。在表面修饰方面，在油酸存在下合成了Ce-LuAG纳米晶体，并且合成的纳米晶体成功地分散在有机溶剂中。从这些结果中，我们证实可以水热合成表面改性的稀土掺杂荧光氧化物纳米晶体。另一方面，即使在仅具有Ce-LuAG晶相的产品中，也存在不表现出荧光的纳米晶体。即使通过XAFS测定来评价Ce的价数，其价数也是三价，这表明除了Ce的价数之外还存在影响荧光的因素。关于Ga2O3纳米晶的合成机理，基于合成时间短的水热合成结果，GaOOH，γ相Ga2O3，首先以Ga(NO3)3为原料，在溶解和溶解的过程中形成GaOOH，γ相Ga2O3。再沉淀，β表明形成了Ga2O3相。