田中貴金屬工業(yè)開發(fā)可通過更高的分散穩(wěn)定性調(diào)制更高濃度的"金納米球殼粒子"

實(shí)現(xiàn)與過去產(chǎn)品相比濃度高100～1,000倍的分散液有望應(yīng)用于光學(xué)顯示器、光學(xué)傳感、生物傳感器等光學(xué)器件

田中貴金屬集團(tuán)旗下經(jīng)營制造事業(yè)的田中貴金屬工業(yè)株式會(huì)社（總公司：東京都千代田區(qū)、執(zhí)行總裁：田中 浩一朗）宣布開發(fā)了可通過更高的分散穩(wěn)定性調(diào)制更高濃度的"金納米球殼粒子（※1）"。

本產(chǎn)品設(shè)計(jì)為二氧化硅等粒子表面覆蓋厚度約10 nm的更加薄的金膜（球殼），會(huì)表現(xiàn)出較強(qiáng)的表面等離子共振（※2）。而且，通過在水溶液和極性溶劑中的更高的分散穩(wěn)定性，可調(diào)制比目前市銷的金納米粒子濃度高100～1,000倍的分散液。

整個(gè)金納米球殼粒子的大小可控制在80 nm～250 nm的范圍內(nèi)，可具有廣泛的光學(xué)特性。特別是調(diào)制的更高濃度的粒徑為數(shù)百nm大小的膠體容易實(shí)現(xiàn)膠體結(jié)晶等三維的集成和結(jié)構(gòu)化，可望應(yīng)用于各種光學(xué)材料。

＜本產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)＞

■厚度為10 nm的金納米球殼

金納米球殼粒子表現(xiàn)出的表面等離子共振，球殼厚度越薄越能高效吸收入射光。與以往的市銷產(chǎn)品相比，本產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了不足10 nm的更加薄的球殼厚度。因此，可高效吸收入射光的能量，而且由于粒子整體的比重變輕，還有助于提高分散穩(wěn)定性。

■在水及有機(jī)溶劑中穩(wěn)定分散

通常，粒徑為數(shù)百nm大小的金納米粒子如果增加粒子濃度就會(huì)自行凝集沉淀，但本產(chǎn)品通過使用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)劑對(duì)粒子表面進(jìn)行保護(hù)，可使其在水及酒精等極性有機(jī)溶劑中穩(wěn)定分散。由于使用保護(hù)劑保護(hù)的粒子可調(diào)制為重量的20%以上，還可用于需較高濃度的粒子分散液的制程。此外，使其在有機(jī)溶劑中分散的金納米球殼分散液還具有較優(yōu)異的速干性，同時(shí)還能對(duì)各種形狀的素材進(jìn)行涂覆。

■只需將較高濃度的金納米球殼分散液干燥就可制作SERS基板

人們發(fā)現(xiàn)貴金屬納米粒子表現(xiàn)出的SERS（表面增強(qiáng)拉曼散射）（※３）在貴金屬納米粒子聚集時(shí)的粒子與粒子之間的空隙處特別強(qiáng)。這種發(fā)現(xiàn)SERS較強(qiáng)的位置被稱為熱點(diǎn)，形成具有良好重現(xiàn)性的熱點(diǎn)在制作SERS基板時(shí)非常重要。以往使用的是表面有細(xì)微凹凸的貴金屬基板，存在重現(xiàn)性較差等問題。

田中貴金屬工業(yè)此次設(shè)計(jì)了在SERS激發(fā)光的波長附近具有表面等離子共振的金納米球殼粒子，確認(rèn)到只需將較高濃度分散液干燥就可制作熱點(diǎn)密集的SERS基板。

本產(chǎn)品由于上述優(yōu)點(diǎn)，可作為膠體結(jié)晶、表面增強(qiáng)拉曼散射、光熱轉(zhuǎn)換材料等對(duì)從可見光至近紅外區(qū)域的光有響應(yīng)的光學(xué)材料使用，并可期應(yīng)用于追求高畫質(zhì)的液晶所采用的光學(xué)顯示器及光學(xué)傳感、等離子納米天線、用于癌癥檢查等的生物傳感器等光學(xué)器件。

關(guān)于本產(chǎn)品的樣品提供，我們計(jì)劃逐步個(gè)別應(yīng)對(duì)。

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（※1）金納米球殼粒子：以無機(jī)材料膠體、金屬膠體或高分子膠體等為核心粒子，在核心粒子表面覆蓋厚度為納米級(jí)的金膜（球殼）后形成的粒子。根據(jù)球殼的厚度、核心的大小以及核心的材質(zhì)，表現(xiàn)出與單純的金納米粒子不同的各種光學(xué)響應(yīng)。

（※2）表面等離子共振：在金屬納米粒子的表面產(chǎn)生金屬內(nèi)自由電子的振動(dòng)和入射光共振的現(xiàn)象。金納米球殼粒子能呈現(xiàn)出鮮艷的色彩也是由此現(xiàn)象所產(chǎn)生的。

（※3）SERS（表面增強(qiáng)拉曼散射）：光照射在物質(zhì)上時(shí)，與入射光不同波長的光會(huì)被物質(zhì)散射。這種與入射光不同波長的散射光被稱為拉曼散射，各種物質(zhì)具有各自特有的拉曼散射光譜。因此，如果檢測(cè)出拉曼散射光譜就可獲得知道哪種物質(zhì)存在的信息，但為了檢測(cè)出微量的物質(zhì)，需要增強(qiáng)拉曼散射光。

SERS（表面增強(qiáng)拉曼散射）是指物質(zhì)吸附在粗糙的貴金屬表面及貴金屬膠體間的空隙等地方時(shí)，會(huì)出現(xiàn)拉曼散射光的強(qiáng)度增加的現(xiàn)象。如果設(shè)計(jì)適合拉曼散射增強(qiáng)的貴金屬表面，就可以檢測(cè)出更少的分子，所以可期應(yīng)用于毒品檢測(cè)及癌癥診斷等領(lǐng)域。

■關(guān)于田中貴金屬集團(tuán)

田中貴金屬集團(tuán)自1885年（明治18年）創(chuàng)業(yè)以來，營業(yè)范圍以貴金屬為中心，并以此展開廣泛活動(dòng)。在日本國內(nèi)，以高水準(zhǔn)的貴金屬交易量為傲，長年以來不遺余力地進(jìn)行產(chǎn)業(yè)用貴金屬制品的制造和銷售，以及提供作為寶石飾品及資產(chǎn)的貴金屬商品。并且，作為貴金屬相關(guān)的專家集團(tuán)，國內(nèi)外的各集團(tuán)公司進(jìn)行制造、銷售以及技術(shù)一體化，攜手合作提供產(chǎn)品及服務(wù)。

2020年度(2021年3月期)的連結(jié)營業(yè)額為1兆4,256億日元，擁有5,193名員工。

■產(chǎn)業(yè)事業(yè)全球網(wǎng)站https://www.tanaka.com.cn

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關(guān)鍵詞： 拉曼散射 有機(jī)溶劑 株式會(huì)社 生物傳感器 粒子濃度