金属ナノ粒子の合成・調製、コントロール技術と応用展開

• 米澤 徹 東京大学 大学院理学系研究科 助教授 工学博士
• 三宅 幹夫 北陸先端科学技術大学院大学 材料科学研究科 教授 工学博士
• 山田 淳 国立大学法人九州大学 大学院工学研究院 教授 工学博士
• 棚橋 一郎 大阪工業大学 工学部 応用化学科 教授 工学博士
• 西原 明 三菱マテリアル(株) 先端製品戦略カンパニー 企画管理部 開発新事業担当部長
• 鳥越 幹二郎 東京理科大学 総合研究所 嘱託助手 理学博士
• 江角 邦男 東京理科大学 理学部 総合研究所 教授 理学博士
• 白幡 直人 (独)物質・材料研究機構 若手国際研究拠点(ICYS) ICYS研究員 工学博士
• 森田 浩 千葉大学工学部 情報画像工学科 教授 理学博士
• 八尾 浩史 兵庫県立大学 大学院 物質理学研究科 助教授 理学博士
• 中 健介 京都大学 大学院 工学研究科 高分子化学専攻 助教授 工学博士
• 中條 善樹 京都大学 大学院 工学研究科 高分子化学専攻 教授 工学博士
• 小松 通郎 触媒化成工業(株) 代表取締役 副社長
• 石原 庸一 触媒化成工業(株) 研究本部 ファインマルチメディア研究所 主査
• 中尾 幸道 (独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門 主任研究員 工学博士
• 堀内 伸 (独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門 主任研究員 工学博士
• 柳生 裕聖 三ツ星ベルト(株) 研究開発本部 研究員
• 船木 克典 ダイセル化学工業(株) 研究企画部 コーポレート開発センター 主任研究員 理学博士
• 赤松 謙祐 甲南大学 理工学部 機能分子化学科 講師 工学博士
• 下田 浩平 住友電気工業(株) エレクトロニクス材料研究所
• 中許 昌美 大阪市立工業研究所 電子材料課 研究主幹 工学博士
• 小澤 英一 ナノテクノロジー総合支援プロジェクトセンター 情報部門 特別研究員 工学博士
• 石橋 秀夫 日本ペイント(株) ファインケミカル滋事業部 FP部 機密化学グループ 主任研究員
• 本多 俊之 藤倉化成(株) 電子材料事業部 技術開発部 部長
• 畑 克彦 バンドー化学(株) 開発事業部 技術部 技術部長
• 川原 正人 三ツ星ベルト(株) 研究開発本部 応用研究担当 担当課長
• 小田 正明 (株)アルバックコーポレートセンター ナノパーティクル応用開発部 部長 工学博士
• 山元 公寿 慶応義塾大学 理工学部 教授 工学博士
• 平田 寛樹 三菱マテリアル(株) 総合研究所 那珂研究センター 電子材料開発部 副主任研究員(チームリーダー)
• 小林 敏勝 日本ペイント(株) R&D本部 創造技術研究所 部長
• 戸嶋 直樹 山口東京理科大学 基礎工学部 物質・環境工学科 教授 工学博士
• 小林 浩和 九州大学 大学院 理学府 凝集系科学専攻
• 北側 浩 九州大学 大学院 理学研究院 化学部門 教授
• 山内 美穂 九州大学 大学院 理学研究院 化学部門 助手
• 大門 英夫 日立マクセル(株) 開発部 新デバイスセンター 主任研究員
• 長崎 幸夫 筑波大学 学際物質科学研究センター 教授 工学博士
• 岩堀 健治 (独)科学技術振興機構 CREST 研究員
• 山下 一郎 松下電器産業(株) 先端技術研究所 主幹研究院 理学博士
• 村岡 雅弘 (独)科学技術振興機構 CREST 研究員 工学博士

第1章 金属ナノ粒子の合成、作製、調製技術とコントロール

• はじめに
• 1. 金属ナノ粒子の特徴
• 2. ナノ粒子の調製の基礎
• 3. ナノ粒子の粒径による効果について
• 4. ナノ粒子の化学法による合成の具体例
• 4.1アルコール
• 4.2クエン酸・アスコルビン酸
• 4.3水素化ホウ素塩
• 4.4ヒドラジン
• 4.5水素ガス
• 4.6ジボランガス
• 4.7そのほかの還元剤
• 4.8電気化学的手法
• 4.9超音波法
• 4.10レーザーアビュレーション法
• 4.11光照射法
• 4.12γ線照射法
• 4.13熱分解法
• 4.14超臨界流体法
• 5. 大量合成法
• 6. 多元複合ナノ粒子
• おわりに

第2章 金属ナノ粒子の粒子径、形状制御技術

• はじめに
• 1. 高分子保護Pt，Pdナノ粒子の粒径制御
• 2. 高分子保護Auナノ粒子の粒径制御
• 3. チオール保護Auナノ粒子の粒径制御
• 4. ナノ粒子の形状制御
• おわりに

第3章 金属ナノ粒子の分散、凝集コントロール

• はじめに
• 1. 液相中における分散制御
• 2. 固体中での分散制御
• 3. 気相中での分散制御
• 4. 金属ナノ粒子のための分散剤・安定剤・保護剤
• 4.1高分子
• 4.2両親媒性分子・界面活性剤(ミセル・逆ミセル)
• 4.3金属配位子
• 5. まとめ

第4章 貴金属ナノ粒子の物性、光特性と応用技術

【第1節 貴金属ナノ粒子の物性、光特性と応用技術】

• はじめに
• 1. 電気的特性
• 2. 光学的特性
• 3. 触媒機能
• 3.1無機酸化物担持触媒
• 3.2均一系貴金属コロイド触媒
• 3.3二元金属コロイド
• おわりに

【第2節 光エレクトロニクス、フォトニクス材料としての応用技術】

• はじめに
• 1.金属ナノ粒子分散ガラス複合材料
• 1.1 3次非線形光学特性の発現機構
• 1.2溶融・急冷法
• 1.3ゾルーゲル法
• 1.4イオン注入法
• 1.5スパッタ法
• 2.金属ナノ粒子／誘電体複合薄膜
• 2.1複合薄膜材料の作製と評価方法
• 2.2複合薄膜のキャラクタリゼーション
• 2.3複合薄膜の非線形光学特性
• まとめ

第5章 金属ナノ粒子・ナノ薄膜の形成と応用展開

• はじめに
• 1.ナノ粒子とは
• 2.金属ナノ粒子
• 2.1Au粒子
• 2.2Agナノ粒子
• 3.金属ナノ粒子の将来展望
• 3.1配線材料
• 3.2その他
• おわりに

第6章 金属ナノ粒子の配列・固定化パターニング技術

【第1節 金属ナノ粒子の1次元配列形成法】

• 1. 概論
• 2. 各論
• 2.1.1 テンプレート法
• 2.1.2高分子テンプレート
• 2.1.3多孔体テンプレート
• 2.1.4単結晶テンプレート
• 2.2 テンプレートフリー法
• 2.2.1界面割断法
• 2.2.2ナノリソグラフィー
• 2.2.3自己組織化法
• 3.各方法の比較

【第2節 金属ナノ粒子の2次元配列の形成】

• 1. 機械的手法
• 2. 自己集積法
• 2.1自己組織化による配列
• 2.2静電相互作用を利用した配列
• 2.3生物テンプレートを用いた配列
• 2.4ナノ細孔を利用した配列
• 2.5SAMテンプレート上の配列
• おわりに

【第3節 金属ナノ粒子の配列・固定化・パターニング技術：二次元配列と磁場制御技術】

• はじめに
• 1. 磁気異方性をもつ分子や粒子の磁気配向
• 2. 気液界面で作製した鉄ナノ粒子に対する磁場効果
• 3. 磁場による反磁性修飾銀単粒子膜の配列制御
• 4. 誘起磁気双極子相互作用による弱磁性粒子集団の磁気配列
• 5. 高勾配磁場を利用した粒子の捕獲と粒子パターニング
• おわりに

【第4節 金属ナノ粒子3次元結晶化】

• はじめに－なぜ金属ナノ粒子を配列させるのか
• 1. 水溶性ナノ粒子より構成される3次元超格子(結晶)の作製
• 2. ナノ粒子超格子の構造と物性
• 2.1気水界面における平衡成長
• 2.2次元結晶の構造
• 2.3.有機蒸気による超格子の乱れ
• 2.4粒子間距離のコントロール
• さいごに

第7章 金属ナノ粒子の組織化

【第1節 金属ナノ粒子の一次元組織化技術】

• はじめに
• 1. 従来の一次元組織化の手法
• 2. 自発的組織化
• 2.1かご型シルセスキオキサンによる三次元組織化
• 2.2デンドリマーによる一次元組織化
• 2.3かご型シルセスキオキサンによる金ナノ粒子一次元組織化
• さいごに

【第2節 自己組織化技術と機能性薄膜への応用】

• はじめに
• 1. 自己組織化による金属ナノ粒子のモルホロジー調製
• 2. 薄膜形成時の散逸構造と欠陥
• 2.1造膜時の薄膜の散逸構造を左右するいくつかの要因
• 2.2散逸構造形成時の欠陥生成
• 3. 金属ナノ粒子の自己組織化薄膜の応用例
• おわりに

【第3節 三次元表面への金属ナノ粒子配列制御技術】

• はじめに
• 1. 金属ナノ粒子の複合化法
• 2. 金属ナノ粒子コロイドのモルフォロジー制御因子
• 3. 配列技術の応用例
• 3.1二次元表面への配列技術(ガラス基材)
• 3.2三次元表面への配列技術
• 3.3ナノとミクロン金属粒子表面
• 3.4ナノ触媒担体への配列技術
• おわりに

第8章 金属ナノ粒子の高分子への複合・ハイブリッド技術

【第1節 金属ナノ粒子のポリマーヘの固定化】

• はじめに
• 1. 二つの固定化形態
• 2. プラスティック中への固定化
• 2.1固溶体加熱法
• 2.1.1ポリ(メタクリル酸メチル)への固定化
• 2.1.2エポキシ樹脂への固定化
• 2.1.3水素還元による異形Ptナノ粒子の生成
• 2.2錯体蒸気接触法
• 3. 溶液浸透性ポリマーヘの固定化
• 3.1絹繊維の内部への固定化
• 3.2天然ポリマーゲルヘの固定化
• 3.3無電解メッキ法による固定化
• おわりに

【第2節 ドライプロセスによる金属ナノ粒子のポリマーフィルムへの多次元パターニング】

• はじめに
• 1. 昇華性金属錯体を用いたドライプロセスによる金属ナノ粒子の配列制御
• 1.1ブロック共重合体フィルムを用いた2次元・3次元ナノパターニング
• 1.1.1金属ナノ粒子の3次元ナノパターニング
• 1.1.2ブロック共重合体薄膜への2次元パターニング
• 1.2紫外線リソグラフィーによるパターニング
• 1.2.1紫外線照射によるポリメチルメタクリレートの還元力向上
• 1.2.2PMMA薄膜へのパターニング
• 1.2.3金属ナノ粒子のマイクロオーダー～ナノオーダーにわたる多様なパターンの作製
• 1.3 高分子／金属ナノ粒子パターニングフィルムの応用
• 1.3.1リソグラフィーマスク
• 1.3.2無電解メッキ用触媒
• 1.4おわりに
• おわりに

【第3節 金属ナノ粒子分散ポリマーの微細加工技術への応用】

• はじめに
• 1. 金ナノ粒子分散ポリマーの特性
• 1.1金ナノ粒子分散ポリマー
• 1.2光学特性
• 2. ナノ粒子分散ポリマーを用いた微細加工技術
• 2.1レーザー微細加工
• 2.2マイクロモールドによるレプリカの作製
• 2.3透明基板へのマーキング
• 2.4パウダーブラスト加工用マスク材
• 3. ガラスチップの作製と評価
• 4. まとめ

【第4節 金属ナノ粒子の高分子への複合、ハイブリット技術】

• 1. ブロックコポリマーと金属ナノ粒子の複合化
• 1.1金属ナノ粒子の凝集防止とポリマー中への分散
• 1.2非水溶性ポリマーで保護された金属ナノ粒子の合成
• 1.3ブロックコポリマーの形成するミクロ相分離構造
• 1.4ブロックコポリマーの相分離構造中への金属ナノ粒子の分散
• 1.5ブロックコポリマーで保護されたPdナノ粒子
• 1.6ポリマー相分離構造中への金属ナノ粒子配置位置制御

【第5節 高分子樹脂とナノ粒子のコンポジット材料】

• はじめに
• 1. 金属ナノ粒子／高分子ナノコンポジットの作製に用いられる従来プロセス
• 2. ポリイミド樹脂をマトリックスとするナノコンポジットの作製
• 2.1ポリイミド樹脂をマトリックスとするナノコンポジット
• 2.2ポリイミド樹脂の表面改質を利用する金属イオンの導入
• 2.3水素還元処理による金属ナノ粒子の形成
• おわりに

第9章 金属ナノ粒子のペースト導電性材料としての応用

【第1節 金属ナノ粉末の作製、凝集抑制技術と導電インキ・ペーストヘの適用】

• 1. 金属ナノ粉末の作製と凝集抑制技術
• 1.1金属ナノ粉末の製造プロセスと特徴
• 1.2凝集抑制技術
• 1.3金属ナノ粉末凝集抑制の評価方法
• 2. 金属ナノ粉末の導電インキ・ペーストへの適用
• 2.1金属ナノ粉末の導電インキヘの適用
• 2.2金属ナノ粉末の導電ペーストヘの適用
• 2.3導電性銀ペースト

【第2節 金属ナノ粒子の電子回路パターン形成材料への応用】

• はじめに
• 1. 金属錯体を前駆体とする金属ナノ粒子の合成と性質
• 1.1金ナノ粒子
• 1.2銀ナノ粒子
• 2. 銀ナノ粒子ペーストの特性
• まとめ

【第3節 レーザとナノ粒子を利用した直接薄膜描画技術】

• はじめに
• 1. レーザとナノ粒子を用いた直接描画技術
• 2. LAGD法の実際
• 2.1LAGD法によるナノ粒子膜形成法
• 3. 直接描画の実際
• 3.1金ナノ粒子膜の生成
• 3.2配線描画の例
• 3.3誘電体ナノ粒子直接描画
• 3.4LAGD法のまとめ
• 4. まとめ

【第4節 液相還元法による貴金属、卑金属のナノサイズ化とナノペーストの分散安定化技術】

• はじめに
• 1. 濃厚貴金属ナノ粒子ペーストの調製
• 2. 濃厚貴金属ナノ粒子ペーストの応用
• 2.1導電性回路パターン形成材料としての銀ナノペーストの応用
• 2.2金，銀以外の貴金属ナノ粒子ペーストの特徴と応用
• 3. 濃厚卑金属ナノ粒子ペーストの調製と応用
• 4. おわりに

【第5節 酸化銀微粒子の作成、成膜技術と低温硬化高導電性ペースト材料、密着性の向上】

• はじめに
• 1. 導電性ペースト材料
• 2. 酸化銀微粒子の還元と融着
• 3. 有機銀化合物の熱分解
• 4. 併用型
• 5. プロトタイプ配合物
• 6. 本材料の特長
• 6.1低温硬化・高導電性
• 6.2基材の可能性
• 6.3コスト低減
• 6.4環境に優しい
• 6.5ファイン化対応
• 7. 密着性とその改善
• 8. 本材料の適用が期待できる用途
• まとめ

【第6節 金属ナノ粒子の低温焼成化】

• はじめに
• 1. 低温焼成銀ナノ粒子について
• 1.1焼成温度と体積抵抗率との関係
• 1.2低温焼成銀コロイドの特性
• 2. 金属ナノ粒子の非特異的吸着の制御
• おわりに

【第7節 金属(金属酸化物)ナノ粒子を利用したセラミックス基板の新規メタライズ法】

• 1. 現在基板に求められている性能
• 1.1熱的性質
• 1.2電気的性質
• 1.3機械的性質
• 2. セラミックス基板と樹脂基板の特性比較
• 2.1熱伝導性
• 2.2高周波特性
• 2.3吸水性
• 2.4寸法安定性
• 3. 現状のセラミックス基板へのメタライズ方法
• 3.1薄膜法
• 3.2めっき法
• 3.3導体ペースト法
• 3.4DBC(DirectBondCopper)法
• 4.Cu2Oナノ粒子を利用した新規なメタライズ方法
• 4.1Cu2Oナノ粒子の調製とセラミックス基板との反応について
• 4.1.1Cu2Oナノ粒子の調製
• 4.1.2Cu2Oナノ粒子とセラミックス基板の反応について
• 4.2銅ナノ粒子を無電解めっき触媒とした窒化アルミ基板のメタライズ方法
• 4.3Cu2Oナノ粒子をブレンドした新規厚膜銅ペースト

【第8節 独立分散ナノ粒子インクおよびペーストを用いた既存印刷技術による成膜】

• はじめに
• 1.金属ナノ粒子作製法
• 2.金属薄膜の作製法
• 3.独立分散金属ナノ粒子の生成
• 4.ナノメタルインクによる膜形成
• 4.1膜の概要
• 4.2電気抵抗と密着性
• 5.ナノメタルインクを使用したインクジェット法による配線形成
• 5.1インクジェット法の特徴
• 5.2プリントヘッドの構造
• 5.3基板の表面処理
• 5.4PDPテストパネル試作
• 6. 導電性ペースト
• 6.1ナノペースト
• 6.2ハイブリッド銀ペースト
• 6.2.1基本概念
• 6.2.2調合条件
• 6.2.3基本特性と用途
• 7. ナノペーストを使用したスクリーン印刷法による配線形成
• 7.1スクリーン印刷法の特徴
• 7.2有機基材、ガラス上へのパターン形成
• 8. ナノペーストを使用したインクジェット法の応用
• 8.1金メッキ代替
• 8.2システムインパッケージの配線形成
• 9.その他の印刷法
• おわりに

第10章 金属ナノ粒子の応用技術

【第1節 デンドリマーを用いた金属ナノ粒子の作製と機能】

• はじめに
• 1. なぜデンドリマーを微粒子の合成に用いるのか？
• 2. 金属ナノ粒子の作製と特徴
• 3. デンドリマー・金属微粒子ハイブリッド材料の機能
• 4. 将来展望

【第2節 金ナノロッドとその特性について】

• 1. 金ナノロッドとは？
• 2. 合成方法
• 3. 電気化学的合成法
• 4. 光合成法(化学還元＋光照射)
• 5. 金ナノロッド塗料化
• 6. 金ナノロッドフィルム特性
• 7. まとめ
• おわりに

【第3節 表面プラズモンを利用したコーティング用色材への応用】

• はじめに
• 1. コーティングでの使用を前提とした金・銀ナノ粒子の調製
• 2. 金・銀ナノ粒子の表面プラズモンによる光吸収
• 3. 金ナノ粒子のコーティング用色材としての利用

【第4節 金属ナノ粒子の液晶ディスプレイヘの応用】

• 1. ナノテクノロジーとIT
• 2. 液晶ディスプレイ
• 3. 液晶に金属ナノ粒子を入れる
• 4. 金属ナノ粒子でドープした液晶の性質
• 5. 結論

【第5節 金属ナノ粒子の水素吸蔵特性】

• はじめに
• 1. 金属による水素吸蔵
• 1.1水素貯蔵の現状
• 1.2水素との化学結合
• 1.3Pdの水素吸蔵特性
• 2. 金属ナノ粒子の水素吸蔵特性
• 2.1水素吸蔵合金の問題点と金属ナノ粒子の特徴
• 2.2Pdナノ粒子およびPd／Ptコア・シェル型ナノ粒子の作製方法
• 2.3Pd／Ptコア・シェル型ナノ粒子の水素吸蔵
• 2.3.1Pdナノ粒子およびPd／Ptコア・シェル型ナノ粒子の透過型電子顕微鏡写真と粒径
• 2.3.2Pd／Ptコア・シェル型ナノ粒子の水素吸蔵／放出過程
• 2.3.3Pdナノ粒子の水素吸蔵特性との比較
• 2.4水素処理によるPd／Ptナノ粒子の構造制御
• 2.4.1Ptシェルの厚みを制御したPd／Ptコア・シェル型ナノ粒子の透過型電子顕微鏡観察
• 2.4.2Pd／Ptコア・シェル型ナノ粒子の構造
• 2.4.3Pd／Ptコア・シェル型ナノ粒子の水素吸蔵における構造変化
• 3. まとめ
• 4. 今後の展望

【第6節 磁性ナノ粒子の合成と高密度磁気記録デバイスヘの応用】

• はじめに
• 1. IBMが発表したFePtナノ粒子の特徴とその合成方法
• 2. FePtナノ粒子の新合成方法
• 3. 熱処理によるFe50Pt50の磁気特性および結晶構造の変化
• 4. Fe(acac)3／Pt(acac)2合成系
• 5. Fe50Pt50ナノ粒子の形態および分散性向上
• 6. Fe50Pt50ナノ粒子の耐食性
• 7. L10規則化温度の低温化
• 8. まとめ

【第7節 金・半導体ナノ粒子の調製とバイオセンシングヘの応用】

• はじめに
• 1. 金ナノ粒子の調製
• 2. バイオディテクションのための金ナノ粒子
• 3. 安定金ナノ粒子の分子設計
• 4. へテロ2官能性PEGブラシ表面の構築とその性能
• 5. PEG化金ナノ粒子の設計
• 6. 安定金ナノ粒子による分子認識
• 7. 将来性
• 8. おわりに

【第8節 タンパク質を利用した無機ナノ粒子の作製とバイオナノプロセスへの応用】

• はじめに
• 1. エレクトロニクスとバイオの世界
• 2. 生体超分子を用いたナノ構造の作製
• 2.1自己集合能力とバイオミネラリゼーション
• 2.2生体超分子を用いた金属ナノ粒子とナノワイヤーの作製
• 3. バイオナノプロセスによる金属ナノ粒子の作製と電子デバイスへの応用
• 3.1フェリチンタンパク質
• 3.2アポフェリチンタンパク質への金属の内包
• 3.3配列化・二次元結晶化
• 3.4フェリチンタンパク質殻の除去
• 4.フローティングゲートメモリー
• 5.バイオナノプロセスの未来