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銀ナノ粒子の合成物理的方法

蒸発凝縮およびレーザーアブレーションは、最も重要な物理的アプローチである。 調製された薄膜に溶媒が存在しないことと、NP分布の均一性とは、化学的方法と比較した物理的合成方法の利点である。 大気圧下での管状炉を用いた銀NPの物理合成にはいくつかの欠点がある。例えば、管状炉は広い空間を占有し、原料物質の周囲の環境温度を上昇させながら多量のエネルギーを消費し、達成に多くの時間を必要とする熱安定性。 さらに、典型的な管状炉は、安定した動作温度( 12,13 に達するために数キロワット以上の電力消費と数十分の予熱時間を必要とする 銀のNPは、局所加熱領域を有する小さなセラミックヒーターを介して合成することができたことが実証された( 14 )。 小さなセラミックヒーターを使用して原料を蒸発させた。 ヒータ表面近傍の温度勾配が管状炉の温度勾配に比べて非常に急峻であるため、蒸発蒸気は適切な速い速度で冷却することができる。

これは、高濃度の小さなNPの形成を可能にする。 ヒーター表面の温度が時間と共に変動しないので、粒子生成は非常に安定している。 この物理的方法は、吸入毒性試験の長期実験やナノ粒子測定装置( 14 )の 較正装置としてのナノ粒子発生器として有用 です。 結果は、NPの幾何平均直径、幾何標準偏差および総数濃度がヒーター表面温度とともに増加することを示した。 高濃度のヒーター表面温度でも、凝集のない球状のNPが観察された。 銀NPの幾何平均直径および幾何標準偏差は、それぞれ6.2〜21.5nmおよび1.23〜1.88nmの範囲にあった。

銀のNPは、溶液中の金属バルク材料のレーザーアブレーションによって合成することができた(15,16,17,18,19 )。 アブレーション効率および生成されるナノ銀粒子の特性は、金属ターゲットに衝突するレーザーの波長、レーザーパルスの持続時間(フェムト、ピコおよびナノ秒のレジームにおける)、レーザーフルエンス、アブレーション時間および界面活性剤(20,21,22,23)の存在下または非存在下での有効液体媒体を 含む。

レーザーアブレーション技術の1つの重要な利点は、金属コロイドの製造のための他の方法と比較して、溶液中に化学試薬が存在しないことである。 したがって、この技術により、さらなる用途のための純粋で汚染されていない金属コロイドを調製することができる( 24 )。 銀ナノスフェロイド(20〜50nm)は、フェムト秒レーザーパルスを800nm( 25 で水中でレーザーアブレーションすることによって調製した コロイド粒子の形成効率およびサイズを、ナノ秒レーザーパルスによって調製されたコロイド粒子のものと比較した。 その結果、フェムト秒パルスの形成効率はナノ秒パルスの形成効率よりも著しく低かった。 フェムト秒パルスによって調製されたコロイドのサイズは、ナノ秒パルスによって調製されたコロイドのサイズよりも分散が少なかった。 さらに、水中でのフェムト秒アブレーションのアブレーション効率は空気中のアブレーション効率よりも低く、ナノ秒パルスの場合、アブレーション効率は水と空気の両方で類似していることがわかった。

Tienら( 26 )は、アーク放電法を用いて界面活性剤を添加しない脱イオン水中に銀NP懸濁液を製造した。 この合成では、銀線(Gredmann、99.99%、直径1mm)を脱イオン水中に浸漬し、電極として使用した。 銀棒消費速度100mg /分で、サイズが約10nmの金属銀NPおよび約11ppmおよび19ppmの濃度で得られたイオン銀が得られた。 Siegelら( 27 )は、液体媒体への直接金属スパッタリングによる銀NPの合成を実証した。 プロパン-1,2,3-トリオール(グリセロール)への金属の物理的堆積を組み合わせたこの方法は、時間のかかる湿式化学合成技術の興味深い代替物を提供する。 銀のNPは、平均直径が約3.5nmであり、標準偏差が2.4nmである丸い形状を有する。 グリセロール対水の比1:20までの希釈水溶液では、NPsサイズ分布および均一な粒子分散は変化しないことが観察された。


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