金ナノ粒子のレーザー誘起核発生過程のその場観察

激光诱导金纳米粒子成核过程的原位观察

基本信息

批准号：
13750711
负责人：
杉山正和
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

咋年度作成した装置を用い、Au^<3+>イオンの308nmパルスレーザー光照射による還元過程を紫外可視光吸収スペクトルの変化としてその場観察した。光還元の過程を、(1)240および300nm付近に現れるAu^<3+>イオンに由来する吸収ピークの減少、(2)400〜900nmに幅広く現れる粒径数nmの微細な粒子による光散乱、(3)520〜600付近に現れる粒径約5nm以上の粒子による表面プラズモン吸収の増加、および(4)粒径の変化による表面プラズモン吸収ピーク波長の変化、として観察した。原料濃度の指標として240nmの吸収を、生成した金微粒子濃度の指標として450nmの吸収を用い、それぞれの時間変化を追跡した。原料濃度の減少速度は、還元初期では原料濃度に関する1次の過程で説明できた。また、レーザー強度、パルス周波数に関しても1次であると結論できた。しかし、還元が進むにつれて、中間生成物(1)(Au^+イオンであると推測される)からの逆反応が無視できなくなった。逆反応については、レーザー照射を止めた後のAu^<3+>濃度の再上昇過程を解析した結果、中間生成物(1)濃度に対して2次の過程であると結論された。また、この過程にはレーザー光は関与していないと考えられる。微粒子は、中間生成物(1)から生じた中間生成物(2)(原子状の金ではないかと推測している)が核発生して生じると考えられる。金微粒子濃度の増加する初期過程は、原料濃度に対して0次であった。すなわち、原料濃度が低いほど微粒子への転化は迅速になった。レーザー光還元によって生じた粒子は熱還元によって生じた粒子よりも小さい平均粒径(8nm程度)を持つことがわかった。また、レーザー強度が強いほど平均粒径は小さく、分布も狭くなった。これは、粒子の成長と同時に、レーザー光による粒子の微細化が起こっているためであると考えられる。

使用2007年制造的设备，我们观察了308nm脉冲激光照射下Au^<3+>离子的还原过程，以及紫外-可见光吸收光谱的变化。光还原过程的特征在于：(1)源自Au ^ 3+ 离子的吸收峰减少，出现在240和300nm附近，以及(2)由出现在数nm的粒径的细颗粒产生的光。大致在 400 至 900 nm 之间。这被观察为散射，(3)由于在520至600nm附近出现的粒径为约5nm以上的颗粒而导致表面等离子体吸收的增加，以及(4)由于以下原因导致的表面等离子体吸收峰值波长的变化：颗粒尺寸的变化。以240nm处的吸光度作为原料浓度的指标，以450nm处的吸光度作为生成的金粒子浓度的指标，追踪随时间的变化。原料浓度的下降速度可以通过与还原初期原料浓度相关的一级过程来解释。还得出激光强度和脉冲频率是一阶的结论。然而，随着还原的进行，中间产物(1)（推测为Au^+离子）的逆反应不能再被忽视。关于逆反应，对激光照射停止后Au 3+ 浓度再次上升的过程进行分析，结果可知，对于中间产物(1 ）专注。此外，据认为该过程不涉及激光。据认为，细颗粒是由中间产物(1)产生的中间产物(2)(我们怀疑它是原子金)成核而产生的。增加金颗粒浓度的初始过程相对于原料浓度是零级的。也就是说，原料浓度越低，转化为细颗粒的速度越快。发现通过激光光还原产生的颗粒具有比通过热还原产生的颗粒更小的平均粒径（约8nm）。此外，激光强度越强，平均粒径越小，分布越窄。这被认为是因为颗粒在生长的同时被激光束细化。