JP2005161238A

JP2005161238A - ナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法

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Publication number: JP2005161238A
Application number: JP2003405698A
Authority: JP
Inventors: Shinji Shibamoto; 真治柴本; Noboru Kinoshita; 暢木下
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】簡便な方法で形状、サイズ、組成を制御し、大量にナノ粒子、ナノ粒子構造体を製造できるナノ粒子及びナノ構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】粒子構成成分（Ａ）と共重合体（Ｂ）とを共通の溶媒中に存在させ、前記共重合体（Ｂ）の特定部分近傍での粒子構成成分（Ａ）の濃度を高めた後、粒子構成成分（Ａ）からなるナノ粒子を形成することを特徴とするナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明はナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法に関する。

従来、ナノ粒子を合成する技術としては、さまざまな合成法が提唱されており、大きく分けて、気相合成法、液相合成法に分けられる。
気相合成法は、たとえば適当な雰囲気下で原料ガスを化学的に反応させることにより粒子を合成する方法（ＣＶＤ法）があり、用いる熱源によってプラズマ法（例えば、非特許文献１参照。）、火炎法（例えば、特許文献１参照。）等があり、プラズマ法は不純物を少なくできるという特徴を有し、火炎法は生産量を大きくすることができるという特徴を有する。
液相合成法には、液中でナノ粒子を形成する一般的な液相合成法（例えば、特許文献２参照。）と、液相合成法の範疇ではあるが、液体を噴霧して噴霧液滴中でナノ粒子を形成する噴霧法（例えば、非特許文献２参照。）がある。
K.Ishizaki et al., Journal of Material Science, vol.24, p3553(1989) Y.C.Kang, S.B.Park, Journal of Material Science, vol.31, p409(1996) 特公昭４７−４６２７４号公報特開平０５−２７１７２１号公報

しかし、プラズマ法は、合成量が小さく、装置もガス等を用いるため合成する材料によっては管理が大変である。
また、火炎法は、火炎の中で合成するため、熱による融着のため凝集が激しく、ナノ粒子の単分散性が乏しい。
一般的な液相合成法は、結晶性が悪く、また、不純物の問題もある。
噴霧法は、通常、噴霧の液滴サイズに粒子径が左右されるため、たとえば粒子径を小さくする場合、生産量が小さくなったり、液滴サイズのばらつきにより粒子径にばらつきが生じたりする問題がある。
こういった理由から、これまで粒径のそろった、組成の均一なナノ粒子を凝集することなく大量に合成する技術は無かった。
また、ナノ粒子の形成と同時にナノ粒子を一定の形状に配列させたナノ構造体を得る方法はなかった。

本発明は、上記の状況に鑑み、簡便な方法で形状、サイズ、組成を制御したナノ粒子、ナノ粒子構造体を大量に製造できるナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のナノ粒子の製造方法は、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物と共重合体（Ｂ）とを共通の溶媒中に存在させ、前記共重合体（Ｂ）の特定部分近傍での粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の濃度を高めた後、粒子構成成分（Ａ）からなるナノ粒子あるいはナノ構造体を形成することを特徴とする。

本発明のナノ粒子、ナノ構造体の製造方法によれば、簡便な方法で形状、サイズ、組成を制御したナノ粒子、ナノ粒子構造体を大量に製造することができる。また、これらの製造方法は、工程として非常にシンプルで、工業的にも優れた手法である。

本発明のナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法は、共重合体（Ｂ）をテンプレートとして働かせ、共重合体（Ｂ）の特定部分近傍での粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の濃度を高める、すなわち粒子構成成分（Ａ）を共重合体（Ｂ）の特定部分近傍にナノレベルで偏在させることにより、粒子構成成分（Ａ）からなる組成が均一なナノ粒子あるいはナノ構造体を形成するものである。
この共重合体の特定部分とは、例えば、共重合体（Ｂ）のうち粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物に対し、親和性を有する部分など、これらの成分や化合物が集まりやすい部分をいう。

ナノ構造体はナノ粒子が特定の形状に配列集合したものであり、形状としては、粒子状、格子状等の編み目状、棒状、板状、多孔体状、ドーナツ状、中空状あるいは種々の複雑な形状を挙げることができる。粒子状の場合は、ランダムに凝集した凝集体とは異なり、均一な形状、均一な大きさの粒子状構造体である。このようなナノ構造体に対して、ナノ粒子は単分散ナノ粒子を示す。

粒子構成成分（Ａ）は、金属元素、非金属元素等、特に限定されるものではなく、目的とするナノ粒子またはナノ構造体の組成により１種類または２種類以上を用いることができる。

粒子構成成分（Ａ）を含む化合物としては、粒子構成成分（Ａ）が金属元素の場合、例えば、金属の無機塩、金属の有機酸塩、金属錯体等を使用することができる。ここでの金属錯体は金属錯体オリゴマー、金属の高分子錯体を含む。金属の無機塩としては、例えば硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩等を、金属の有機酸塩としては、例えば乳酸塩等を挙げることができる。金属錯体としては、例えばアセチルアセトナート錯体等を挙げることができる。金属錯体オリゴマーとしては、例えばアセチルアセトナート錯体が数個から数百個架橋した錯体等を例示でき、金属の高分子錯体としては、例えばクエン酸錯体がエステル架橋した高分子等を例示できる。

特に、金属錯体オリゴマーや金属の高分子錯体を用いると、金属成分を加熱等により粒子化する際、特定の成分だけ粒子化したり、抜け出したりして、成分が偏ることがないため、粒子の組成を均一にすることができるので好ましい。特に多成分系の複合金属ナノ粒子、複合酸化物ナノ粒子を製造する際には、これらの金属錯体オリゴマーや金属の高分子錯体を用いると、組成が均一で、不純物が少なく、結晶性の高い粒子を合成することができる。このため、適宜、粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の種類を選択することにより、目的とするナノ粒子あるいはナノ構造体の成分の精密な制御が可能になる。

例えば、チタン酸バリウムストロンチウムのナノ粒子あるいはナノ構造体を合成したい場合は、粒子構成成分（Ａ）を含む化合物として、例えば、チタン、バリウム、ストロンチウムのアセチルアセトナート錯体を架橋したアセチルアセトナート高分子錯体や、チタン、バリウム、ストロンチウムのポリエステル錯体（高分子錯体）を用いると、金属塩を混合した場合や個別の金属錯体を混合しただけの場合に比べて、得られる生成物がより均一で、原料の組成比に限りなく近くなる。

共重合体（Ｂ）としては、溶媒中において特定部分近傍での粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の濃度を高めることができるものであれば特に限定されるものではないが、共重合体（Ｂ）が、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物に対し、親和性のある部分（Ｃ）と、親和性のない部分（Ｄ）とからなることが好ましい。
粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物が、親和性のある部分（Ｃ）に引き寄せられることにより共重合体（Ｂ）の特定部分の近傍における粒子構成成分（Ａ）の濃度を高くすることができる。

また、共重合体（Ｂ）は、ブロック共重合体またはグラフト共重合体であることが好ましい。
それ自身が重合体である複数の成分が結合したこれらの共重合体を使用すると、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物と親和性のある重合体部分（Ｃ）の近傍に粒子構成成分（Ａ）を偏在させやすく、また、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物と親和性のある重合体部分（Ｃ）の重合度を調整し、この部分の鎖の長さを変えることにより、形成するナノ粒子の大きさを制御することができる。すなわち、この部分の鎖の長さを短くすることにより形成されるナノ粒子の大きさを小さくすることができ、この部分の鎖の長さを長くすることにより形成されるナノ粒子の大きさを大きくすることができる。

ナノ構造体を形成させる場合は、ナノ粒子を形成する場合に比べ、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物と親和性のある重合体部分（Ｃ）の鎖の長さを長くし、さらに、これらの共重合体（Ｂ）を、溶媒中で一定の配列をもった集合体を形成させることで、共重合体（Ｂ）の集合体の形に応じた形状のナノ構造体を形成することができる。
共重合体（Ｂ）の親和性のある重合体部分（Ｃ）近傍に単分散ナノ粒子を形成するサイズで粒子構成成分（Ａ）を偏在させた状態でナノ粒子を形成させれば単分散ナノ粒子が得られ、ナノレベルであってもより大きなサイズで偏在させた状態でナノ粒子を形成させればナノ構造体が得られる。

また、共重合体（Ｂ）は、溶媒中での共重合体（Ｂ）の濃度がある濃度以上になった場合に、溶媒中で一定の配列をもった集合体を形成するものであることが好ましい。
共重合体（Ｂ）が、溶媒中で一定の配列をもった集合体を形成すると、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物と親和性のある部分（Ｃ）の近傍に粒子構成成分（Ａ）を偏在するため、共重合体（Ｂ）の集合体の形に応じた形状のナノ粒子またはナノ構造体を形成することができる。

例えば、共重合体（Ｂ）が、親和性のある部分（Ｃ）を内側に、親和性のない部分（Ｄ）を外側にして球状の集合体を形成すると、親和性のある部分（Ｃ）の近傍に粒子構成成分（Ａ）が偏在するため、球状のナノ粒子を形成することができる。例えば、親和性のある部分（Ｃ）を内側に、親和性のない部分（Ｄ）を外側にして棒状の集合体を形成すると、親和性のある部分（Ｃ）の近傍に粒子構成成分（Ａ）が偏在するため、棒状のナノ粒子を形成することができ、共重合体（Ｂ）が、同様に、板状の集合体を形成すると板状のナノ粒子を形成することができる。

また、例えば、共重合体（Ｂ）が格子状の集合体を形成すると、格子状のナノ構造体が形成でき、この他にもネットワーク状、ドーナツ状、多孔体状、中空状等のナノ粒子やナノ構造体を得ることができる。

溶媒中での濃度がある濃度以上になった場合に、溶媒中で一定の配列をもった集合体を形成する共重合体（Ｂ）は、前記親和性のある部分（Ｃ）と前記親和性のない部分（Ｄ）のように異なる性質を有する２種以上の部分からなり、親和性のある部分（Ｃ）と親和性のない部分（Ｄ）の性質の違いの大きさ、親和性のある部分（Ｃ）及び親和性のない部分（Ｄ）の長さ等を制御することにより得ることができる。また、集合体の形状は、例えば、親和性のある部分（Ｃ）と親和性のない部分（Ｄ）と溶媒との親和性、親和性のある部分（Ｃ）と親和性のない部分（Ｄ）の種類、長さ、割合、親和性のある部分（Ｃ）と親和性のない部分（Ｄ）の架橋形状、粒子構成成分（Ａ）の共重合体（Ｂ）に対する濃度等によりコントロールできる。
この重合体（Ｂ）の集合体の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、共重合体（Ｂ）の溶媒中の濃度を変化させる、あるいは異なる種類の溶媒を添加することによる、溶媒の極性の変化や、共重合体の溶解度の変化等、溶媒の性質の変化によって生じる、共重合体（Ｂ）の自己組織化作用を利用して形成することができる。その他にも、例えば、スプレー等による噴霧、フィルムや基板上への塗布により、共重合体（Ｂ）の集合体を形成することができる。
溶媒中に共重合体（Ｂ）と粒子構成成分（Ａ）が存在する状態で、共重合体（Ｂ）の集合体を形成してもよく、共重合体（Ｂ）の集合体を形成した後に粒子構成成分（Ａ）を加えてもよい。

さらに、例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は本例のみに限定されるものではない。
まず、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物を溶媒に溶解または分散させる。
次に、共重合体（Ｂ）を溶媒に溶解または分散させる。
溶媒としては、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物および共重合体（Ｂ）を溶解または分散させるものであれば特に限定されず、例えば、水、有機溶媒等が挙げられ、有機溶媒としては、例えば、アルコール類、エーテル類、エステル類、炭化水素類等が挙げられる。

溶媒中では、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物が共重合体（Ｂ）の前記重合体部分（Ｃ）の近傍に集まり、この部分での粒子構成成分（Ａ）の濃度が高くなる。この際、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物は、共重合体（Ｂ）の（Ｃ）部分と、水素結合、配位結合等で結合している、ファンデルワールス力等でゆるやかに結合している、あるいは、お互いの相互作用で引き寄せられていることが好ましい。

共重合体（Ｂ）を構成する前記親和性のある部分（Ｃ）と前記親和性のない部分（Ｄ）の鎖の長さ、種類等を変えることにより、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の集合度合いを原子レベルで調整することができる。

粒子構成成分（Ａ）が金属元素の場合、前記親和性のある部分（Ｃ）は、例えば、金属イオンと錯形成するあるいは結合する極性基を有する重合体であることが好ましい。このような極性基としては、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、スルホ基等が挙げられる。

次に、溶媒を蒸発させることにより、その過程で共重合体（Ｂ）が一定の配列で並んだ集合体を形成する。共重合体（Ｂ）は、溶媒が充分多量に存在している間は、溶媒中にランダムに存在しているが、溶媒が蒸発し、共重合体（Ｂ）の濃度が増加するに伴い、自己組織化作用により、一定の配列で並んだ、一定の形状を有する集合体を形成する。特に、ブロック共重合体は、この作用が強く、本発明の共重合体として好ましい。

溶媒の蒸発方法としては、加熱、あるいは真空吸引等、通常、溶媒の蒸発に用いられる方法を用いることができる。またさらに、スプレー等を用い噴霧することにより、効率的に溶媒を蒸発させることができる。

このように形成された共重合体（Ｂ）の集合体は、前記親和性のある部分（Ｃ）とからなる領域と前記親和性のない部分（Ｄ）からなる領域とで形成される。粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物は、ポリマー内に偏在的に固定され、ナノレベルで集合した状態となっている（前駆体）。

また、この共重合体（Ｂ）への粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の固定化は、共重合体（Ｂ）が一定の配列でならんだ集合体を形成する前に行われていてもよく、この集合体を形成する過程で行われていてもよい。また、共重合体（Ｂ）が一定の配列でならんだ集合体を形成した後に、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物を投入し、これらを固定化してもよい。

前駆体は、このままでは不安定であるため、次に、この前駆体を、ナノ粒子化またはナノ構造体化する。その手法としては、特に限定されるものではないが、例えば、化学反応や加熱を利用した方法等が用いられる。
粒子構成成分（Ａ）を用いた場合は、加熱により粒子構成成分（Ａ）を含むナノ粒子またはナノ構造体を生成させることができる。また、化学反応により粒子構成成分（Ａ）を含むナノ粒子またはナノ構造体を生成させることもできる。粒子構成成分（Ａ）を含む化合物を用いた場合も、同様に加熱により粒子構成成分（Ａ）を含むナノ粒子またはナノ構造体を生成させることができ、化学反応によっても同様に粒子構成成分（Ａ）を含むナノ粒子またはナノ構造体を生成させることができる。加熱による処理と化学処理を組み合わせてもよい。通常、加熱処理は粒子の結晶性が向上するため、好ましい。
例えば、粒子構成成分（Ａ）の化合物がＰｔの金属錯体の場合、加熱によりＰｔナノ粒子またはナノ構造体を生成させることができる。また、粒子構成成分（Ａ）の化合物がバリウム・チタンの複合金属錯体の場合、酸素ガスと反応させて加熱することにより、チタン酸バリウムナノ粒子またはナノ構造体を生成することができる。さらに例えば、粒子構成成分（Ａ）の化合物がＡｇの金属錯体の場合、酸素ガスと反応させて加熱することにより、酸化銀ナノ粒子またはナノ構造体を生成することができ、硫化水素ガスと反応させることにより、硫化銀ナノ粒子またはナノ構造体を生成させることができる。また、硫化銀ナノ粒子またはナノ構造体を合成する際に加熱を併用することにより、さらに結晶性の良い酸化物ナノ粒子またはナノ構造体が得られる。

化学反応を利用する方法としては、例えば、酸化剤や還元剤を添加する方法が挙げられる。酸化剤としては、例えば、過酸化水素等を挙げることができ、酸化剤を利用すると、酸化物ナノ粒子またはナノ構造体を合成することができる。還元剤としては、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、過マンガン酸カリウム等を挙げることができ、還元剤を用いると、例えば金属イオンを還元し、ナノレベルの金属粒子または構造体を形成することができる。これらの酸化あるいは還元化学反応に併用して、超音波等の物理化学的手法を併用することができる。また硫化水素等のガスやアジ化物と反応させることによってナノレベルの金属硫化物、金属窒化物等を合成することも可能である。
その後、必要により、ポリマーを完全に除去するため、加熱しても良い。粒子の種類によっては加熱を行うことにより粒子の結晶性が向上するため、望ましい。加熱の手法は電熱による手法、マイクロ波、高周波等が可能である。この際、（Ｂ）の集合体形成と粒子化を同時に行うこともできる。また火炎によりポリマーを燃焼させ、前述の過程を同時に行うことにより、一瞬にして粒子を合成することも可能である。

本発明によって生成される前駆体は、粒子構成成分（Ａ）が金属元素の場合、粒子構成成分（Ａ）の原子がナノレベルで集合した状態となっているので、特に酸化剤や還元剤を予め添加しなくても、加熱によって、ナノ粒子またはナノ構造体を形成することができる。また例えば、酸化物を合成する場合、酸素の存在下で加熱することにより、金属成分を酸化させ、酸化物ナノ粒子またはナノ構造体を合成することができる。また、還元雰囲気下での加熱により金属イオンを還元させることによって金属ナノ粒子または金属ナノ構造体を合成することもできる。また、粒子構成成分（Ａ）を含む化合物として金属錯体を用いた場合、還元雰囲気下での加熱により錯体を分解させることによって金属ナノ粒子または金属ナノ構造体を合成する、あるいは、酸化雰囲気下での加熱により錯体を分解、酸化させることによって酸化物ナノ粒子またはナノ構造体を合成することもできる。

また、粒子構成成分（Ａ）が金属元素の場合、反応性ガスとの接触により、化合物粒子を合成することができる。硫化水素ガスを反応させることにより、硫化物ナノ粒子あるいはナノ構造体を合成することができる例えば、銅のナノ粒子あるいはナノ構造体を硫化水素と反応させると、硫化銅のナノ粒子あるいはナノ構造体が生成する。
さらに、化学反応を利用した場合、ポリマーを完全に除去するのは困難であるが、さらに、加熱することにより余分なポリマーを分解除去し、金属ナノ粒子または金属ナノ構造体を得ることが可能である。加熱温度は特に制限は無いが、例えば単分散粒子を合成する目的の場合、４００℃〜１０００℃の範囲が望ましい。４００℃より低いと、ポリマーが分解せず、また結晶性も低い。合成温度が１０００℃を超えると、粒子の種類にもよるが溶融や焼結を起こし、単分散性が低下する場合がある。

前駆体を形成する工程とこれをナノ粒子化あるいはナノ構造体化する工程は、必ずしも別々で行なう必要はなく、両工程を組み合わせて、ワンステップで行なうことも可能である。また、前駆体はナノ領域に粒子構成成分（Ａ）原子が固定され、周囲をポリマーで覆われるため、比較的高温で加熱しても凝集や融着を起こしにくく、結晶性が高く、かつ分散性の高いナノ粒子あるいはナノ構造体の合成が可能になる。

以下に、実施例、比較例を用いて本発明をさらに説明する。
（実施例１）
酢酸パラジウム０．８ｇをエタノール１００ｍｌに溶解し、この溶液に酢酸ビニル（ＶＡｃ）−スチレン（Ｓｔ）ブロック共重合体８．７ｇを混合、攪拌した後、２００℃で乾燥後、６００℃で加熱して、黒色粉末を得た。得られた黒色粉末を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察したところ、粒子径２ｎｍの単分散粒子であった。電子線回折の結果、Ｐｄナノ粒子であった。

（実施例２）
塩化パラジウム０．８ｇをエタノール１００ｍｌに溶解し、この溶液に酢酸ビニル（ＶＡｃ）−スチレン（Ｓｔ）ブロック共重合体８．７ｇを混合、攪拌した後、２００℃で乾燥後、６００℃で加熱して、黒色粉末を得た。得られた黒色粉末をＴＥＭにて観察したところ、粒子径２ｎｍの単分散粒子であった。電子線回折の結果、Ｐｄナノ粒子であった。

（実施例３）
塩化パラジウム０．８ｇを超純水１００ｍｌに加熱溶解し、この溶液にＮ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）−スチレン（Ｓｔ）ブロック共重合体５．０ｇを混合、攪拌した後、２００℃で乾燥後、６００℃で加熱して、黒色粉末を得た。得られた黒色粉末をＴＥＭにて観察したところ、粒子径２５０ｎｍの、粒子径がほぼそろった球状体の粒子であった。電子線回折の結果、Ｐｄであった。

（実施例４）
塩化パラジウム０．８ｇをエタノール１００ｍｌに溶解し、この溶液にビニルアルコール（ＶＯＨ）−エチレン（Ｅｔ）ブロック共重合体５．４ｇを混合、攪拌した後、２００℃で乾燥後、６００℃で加熱して、黒色粉末を得た。得られた黒色粉末をＴＥＭにて観察したところ、直径５ｎｍ、長さ２００ｎｍの針状粒子であった。電子線回折の結果、Ｐｄであった。

（実施例５）
塩化パラジウム１．１ｇをエタノール９０ｍｌに加熱溶解し、この溶液にビニルアルコール（ＶＯＨ）−エチレン（Ｅｔ）ブロック共重合体４．０ｇを混合、攪拌した後、２００℃で乾燥後、６００℃で加熱して、黒色粉末を得た。得られた黒色粉末をＴＥＭにて観察したところ、直径４ｎｍの網目状構造のナノ構造体であった。電子線回折の結果、Ｐｄであった。

（実施例６）
エチレングリコール１２４１ｇ、クエン酸１２６１ｇを混合し、酢酸バリウム、酢酸ストロンチウム、チタネートイソプロポキシドをそれぞれ、Ｂａ０．５０モル、Ｓｒ０．５０モル、Ｔｉ１．００モルとなるように量り取り、窒素雰囲気下で混合した後、２００°で３時間反応させた。その後、室温まで放冷し、Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉの３金属元素を含有する高分子金属錯体溶液を調製した。
Ｎ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）−スチレン（Ｓｔ）ブロック共重合体１００ｇを上記で得た高分子金属錯体溶液２６．５ｇおよびエチルアルコール２００ｇと混合、室温で１時間攪拌することにより、上記共重合体と上記高分子金属錯体が溶解した溶液（Ｘ）を調製した。
この溶液（Ｘ）を真空乾燥機にて１５０℃で２時間乾燥し、得られた高分子金属錯体乾燥粉末を環状炉にて１０００℃、酸素供給下で３時間加熱し、チタン酸バリウムストロンチウムナノ粒子を得た。
得られたチタン酸バリウムストロンチウムナノ粒子は立方体状で平均粒径が２０ｎｍであった。得られた粒子をＩＰＣにて元素分析を行ったところ、Ｂａ元素とＳｒ元素とＴｉ元素の比は、０．５０：０．５０：１．００であった。

（比較例１）
塩化パラジウム０．８ｇを超純水１００ｍｌに加熱溶解し、この溶液にポリ酢酸ビニル５．０ｇを混合、攪拌した後、２００℃で乾燥後、６００℃で加熱して、黒色粉末を得た。得られた黒色粉末をＴＥＭにて観察したところ、いびつな形状の球状体等を含み粒径のバラツキの多い凝集体であった。電子線回折の結果、Ｐｄ粒子凝集体であった。

以上の結果をまとめて表１に示す。

表１から、均一組成の重合体を用いたため、重合体の特定部分での粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の濃度を高めることができなかった比較例１では、ナノ粒子が凝集した凝集体となって、単分散ナノ粒子もナノ構造体も得られなかった。これに対して、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物に対し親和性のある部分（Ｃ）と粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物に対し親和性のない部分（Ｄ）からなる共重合体（Ｂ）を用い、共重合体の特定部分近傍における粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の濃度を高めた実施例１〜５では、単分散ナノ粒子やナノ構造体が得られていることがわかる。

以上述べたように、本発明のナノ粒子及びナノ構造体の製造方法によれば、粒子構成成分（Ａ）と共重合体（Ｂ）とを共通の溶媒中に存在させて、共重合体（Ｂ）の特定部分近傍での濃度を高めた後、溶媒を蒸発させ、ナノ粒子またはナノ構造体の前駆体を得、化学反応または加熱によりナノ粒子化、またはナノ構造体化するという簡便な方法で、形状、サイズのそろった、均一な組成のナノ粒子、ナノ構造体を得ることができる。

本発明のナノ粒子、ナノ構造体は、各種の機能材料につながるものとして近年開発が進められているナノ複合材料の要素技術として重要である。

Claims

粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物と共重合体（Ｂ）とを共通の溶媒中に存在させ、前記共重合体（Ｂ）の特定部分近傍での粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物の濃度を高めた後、粒子構成成分（Ａ）からなるナノ粒子を形成することを特徴とするナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法。
共重合体（Ｂ）が、粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物に対し、親和性のある部分（Ｃ）と親和性のない部分（Ｄ）とからなることを特徴とする請求項１記載のナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法。
共重合体（Ｂ）が、ブロック共重合体またはグラフト共重合体であることを特徴とする請求項１または２に記載のナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法。
前記共重合体（Ｂ）が、溶媒中で一定の配列をもった集合体を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法。
粒子構成成分（Ａ）を含む化合物が、金属錯体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法。
粒子構成成分（Ａ）または粒子構成成分（Ａ）を含む化合物が複数の金属元素を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノ粒子あるいはナノ構造体の製造方法。