ナノ粒子の合成方法
【課題】低コストで簡便なナノ粒子の合成方法を提供する。
【解決手段】 本発明による水素化処理方法は、溶媒（Ｓｖ）に金属塩（ＭＳ）および還元剤（Ｒ）を混合した溶液（Ｓ）を用意する工程と、密閉容器（Ｘ）内で、溶液（Ｓ）を、溶媒（Ｓｖ）の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する工程とを包含する。例えば、溶媒（Ｓｖ）として水およびアルコールからなる群から選択された少なくとも１つが用いられる。金属塩（ＭＳ）として、金、銀、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１つの金属の塩が用いられる。還元剤（Ｒ）としてポリビニルピロリドンが用いられる。
【解決手段】 本発明による水素化処理方法は、溶媒（Ｓｖ）に金属塩（ＭＳ）および還元剤（Ｒ）を混合した溶液（Ｓ）を用意する工程と、密閉容器（Ｘ）内で、溶液（Ｓ）を、溶媒（Ｓｖ）の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する工程とを包含する。例えば、溶媒（Ｓｖ）として水およびアルコールからなる群から選択された少なくとも１つが用いられる。金属塩（ＭＳ）として、金、銀、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１つの金属の塩が用いられる。還元剤（Ｒ）としてポリビニルピロリドンが用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子の合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノメートル（すなわち１０−９ｍ）レベルのナノ粒子は比較的少ない数の原子が集まって構成されているため、単位質量あたりの表面積が非常に大きくなり、その表面は非常に活性である。特に、金属原子が集まって構成された金属ナノ粒子は、金属の種類によっては触媒作用、導電性等の特性を有し、今後、多くの分野での応用が期待されている。例えば、電子用配線を形成するための主な材料として金属ナノ粒子を利用して、電子部品の高速応答および高密度化を実現することが検討されている。
【０００３】
金属ナノ粒子を得るために、金属の塩を還元する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、金属の塩と、ポリビニルピロリドンと、塩化物または硝酸塩と、エチレングリコールおよびプロピレングリコールからなる群から選択された少なくとも１つとを混合することにより、金属ナノ粒子を合成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５５６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたように、エチレングリコールやプロピレングリコールを溶媒として用いる場合、コストが比較的高くなり、また、環境への負荷が大きいことがある。また、特許文献１に記載された方法では、十分な収率で金属ナノ粒子を合成することができないことがある。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで簡便なナノ粒子の合成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるナノ粒子の合成方法は、溶媒に金属塩および還元剤を混合した溶液を用意する工程と、密閉容器内で、前記溶液を前記溶媒の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する工程とを包含する。
【０００８】
本発明によるナノ粒子の合成方法は、溶媒に金属塩、還元剤および添加物を混合した溶液を用意する工程と、密閉容器内で、前記溶液を加熱する工程とを包含する。
【０００９】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記溶液に添加物が混合されている。
【００１０】
ある実施形態において、前記添加物は、塩化物、硝酸塩、炭酸塩または水酸化物を含む。
【００１１】
ある実施形態において、前記塩化物は、ＮａＣｌ、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２、ＳｎＣｌ４、ＣｕＣｌ２、ＮｉＣｌ２およびＺｎＣｌ２からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記硝酸塩は、ＮａＮＯ３、Ｃｏ（ＮＯ３）２およびＦｅ（ＮＯ３）３からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記炭酸塩はＮａ２ＣＯ３およびＮｉＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１つを含み。
【００１２】
ある実施形態において、前記用意する工程は、前記還元剤および前記金属塩を含む第１溶液と、前記添加物を含む第２溶液とを混合する工程を含む。
【００１３】
ある実施形態において、前記溶液における前記添加物のモル濃度は１×１０−８Ｍ以上１×１０−３Ｍ以下の範囲内である。
【００１４】
ある実施形態において、前記用意する工程は、前記ナノ粒子の形状に応じて前記添加物を選択する工程を含む。
【００１５】
ある実施形態では、前記加熱する工程において、前記溶液を前記溶媒の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する。
【００１６】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記溶媒は、水およびアルコールからなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００１７】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記金属塩は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１つの金属の塩である。
【００１８】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記金属塩は硝酸銀、硝酸銅、炭酸銅、または、水酸化銅を含む。
【００１９】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記還元剤はポリビニルピロリドンを含む。
【００２０】
本発明によるナノ粒子は、上記のいずれかに記載の合成方法で合成される。
【００２１】
ある実施形態において、前記ナノ粒子は、ロッド状、板状および粒状のいずれかである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低コストで簡便にナノ粒子を合成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明によるナノ粒子の合成方法の実施形態を説明するための模式図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態のナノ粒子の合成方法を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態のナノ粒子の合成方法を説明するための模式図である。
【図４】実施例１Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図５】実施例１Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図６】実施例１Ｃで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図７】（ａ）は実施例１Ｄで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）はその拡大図である。
【図８】実施例２Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図９】実施例２Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１０】実施例３Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１１】（ａ）は実施例３Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）はその拡大図である。
【図１２】実施例４で合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１３】実施例５Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１４】実施例５Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１５】実施例６Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１６】実施例６Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１７】実施例７Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１８】実施例７Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１９】実施例８Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２０】実施例８Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２１】実施例９Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２２】実施例９Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２３】実施例１０Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２４】実施例１０Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明によるナノ粒子の合成方法の実施形態を説明する。だだし、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２５】
図１を参照してナノ粒子の合成方法の実施形態を説明する。図１（ａ）に示すように、溶媒Ｓｖに金属塩ＭＳおよび還元剤Ｒを混合した溶液Ｓを用意する。例えば、溶媒Ｓｖは水である。あるいは、溶媒Ｓｖは、アルコールであってもよく、または、アルコールおよび水の混合液であってもよい。アルコールは、例えば、エタノールである。例えば、溶液Ｓは、溶媒Ｓｖ（例えば、水）に、金属塩ＭＳおよび還元剤Ｒを順次添加することによって調製されてもよい。
【００２６】
例えば、金属塩ＭＳは 金、銀、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウムおよびチタンからなる群から選択される１以上の金属の塩であることが好ましく、金属塩ＭＳの金属は、金、銀および銅であることがより好ましい。溶液Ｓにおける金属塩ＭＳのモル濃度は０．００１Ｍ以上０．５Ｍ以下であることが好ましく、０．００１５Ｍ以上０．１Ｍ以下であることがより好ましく、０．００２Ｍ以上０．０５Ｍ以下であることがさらに好ましい。例えば、金属塩ＭＳとして、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）、硝酸銅（Ｃｕ（ＮＯ３）２）、炭酸銅（Ｃｕ（ＣＯ３））または水酸化銅（Ｃｕ（ＯＨ）２）が好適に用いられる。
【００２７】
還元剤Ｒは、例えば、ポリビニルピロリドン（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ：ＰＰＶ）である。溶液Ｓにおけるポリビニルピロリドンのモル濃度は、０．００１Ｍ以上０．５Ｍ以下であることが好ましく、０．００５Ｍ以上０．３Ｍ以下であることがより好ましく、０．０１Ｍ以上０．１Ｍ以下であることがさらに好ましい。例えば、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量は、例えば１万以上３６万以下であり、好ましくは５万以上３６万以下であり、より好ましくは１０万以上３６万以下である。
【００２８】
次に、図１（ｂ）に示すように、密閉容器Ｘ内において、溶液Ｓを、溶媒Ｓｖの大気圧下の沸点（標準沸点）以上１８０℃以下に加熱する。密閉容器Ｘとしてオートクレーブが好適に用いられる。例えば、溶媒Ｓｖが水の場合、温度を１００℃以上１８０℃以下に増加させる。これにより、密閉容器Ｘ内の気圧は、１０１ＫＰａ以上１０００ＫＰａ以下、または、１ａｔｍ以上１０ａｔｍ以下となる。溶媒Ｓｖがエタノールの場合、温度を７８℃以上１８０℃以下に増加させる。例えば、エタノールを含む溶液Ｓを８０℃以上にすることが好ましい。なお、溶媒Ｓｖがエタノールと水の混合物である場合、溶媒Ｓｖが大気圧下の沸点は７８℃〜１００℃の範囲となる。また、加熱は、０．５時間以上２４時間以下で行うことが好ましく、１０時間以上２４時間以下で行うことがより好ましい。その後、沈殿物を洗浄することにより、合成されたナノ粒子を取得できる。このような合成方法は水熱法とも呼ばれる。なお、必要に応じて取得したナノ粒子を焼結してもよい。
【００２９】
本実施形態では、加熱により、密閉容器Ｘ内は高温高圧の亜臨界状態となるため、金属塩ＭＳの還元が促進され、金属塩ＭＳの金属に由来するナノ粒子を合成することができる。また、加熱温度は溶媒Ｓｖの大気圧下の沸点以上１８０℃以下であり、溶液Ｓは超臨界状態まで到達せず、ナノ粒子を簡便に合成することができる。また、溶媒として比較的低コストの水やアルコールを用いることにより、ナノ粒子を低コストで合成することができる。
【００３０】
例えば、加熱により、金属ナノ粒子が合成されてもよいし、金属酸化物ナノ粒子が合成されてもよい。また、金属酸化物ナノ粒子が合成された場合、さらに還元することによって金属ナノ粒子を合成してもよい。
【００３１】
合成されたナノ粒子の形状は、例えば、走査型トンネル顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を用いて観測される。合成されたナノ粒子は、ロッド状、板状（シート状）または粒状のいずれかの形状を有することが好ましい。ナノ粒子の形態は、例えば、金属塩の種類および／または加熱温度に応じて制御される。
【００３２】
必要となる用途に応じてナノ粒子の形態を調整し、その形態に固有の特性（電気的、光学的、化学的および／または物理的特性）を利用できる。また、このようなナノ粒子は、焼結処理した後も形態が変化しないため、原料の形態に固有の性質を保持したままナノ構造体を製造することができ、広い分野に応用することができる。
【００３３】
例えば、ロッド状の金属ナノ粒子は、優れた電気伝導特性を示し、また、ロッド状の調整によって任意の光学特性を実現することができる。このため、ロッド状の金属ナノ粒子は、電子デバイスにおける配線やセンシングマテリアルに用いられる。また、ロッド状の金属ナノ粒子は、タッチパネルの配線としても好適に用いられる。例えば、水だけでなくアルコールを添加した溶媒を用いることにより、ロッド状のナノ粒子の収率を向上させることができる。
【００３４】
板状の金属ナノ粒子は優れた触媒活性を有しており、また、その形態の異方性を利用して特異な導電材料として用いることができる。粒状の金属ナノ粒子（例えば、銅ナノ粒子）は、電気特性および熱特性に優れた電子デバイス用配線材料として用いてもよい。
【００３５】
なお、溶液Ｓには、金属塩ＭＳおよび還元剤Ｒに加えて添加物を混合してもよい。以下、図２を参照して、溶液Ｓに添加物をさらに混合させた実施形態を説明する。
【００３６】
まず、図２（ａ）に示すように、溶媒Ｓｖに金属塩ＭＳおよび還元剤Ｒに加えて添加物ＡＤを混合した溶液Ｓを用意する。なお、ここで、金属塩ＭＳ、還元剤Ｒおよび溶媒Ｓｖは、図１を参照して上述したのと同様であり、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
【００３７】
例えば、添加物ＡＤとして塩化物、硝酸塩、炭酸塩および水酸化物のいずれかを用いてもよい。塩化物は、ＮａＣｌ、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２、ＳｎＣｌ４、ＣｕＣｌ２、ＮｉＣｌ２、およびＺｎＣｌ２からなる群から選択された少なくとも１つを含むことが好ましい。硝酸塩は、ＮａＮＯ３、Ｃｏ（ＮＯ３）２およびＦｅ（ＮＯ３）３からなる群から選択された少なくとも１つを含むことが好ましい。炭酸塩は、Ｎａ２ＣＯ３およびＮｉＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１つを含むことが好ましい。水酸化物としてＮａＯＨを用いることが好ましい。溶液Ｓにおける添加物ＡＤのモル濃度は１×１０−８Ｍ以上１×１０−３Ｍ以下であることが好ましく、１．５×１０−８Ｍ以上１×１０−４Ｍ以下であることがより好ましく、２×１０−８Ｍ以上５×１０−５Ｍ以下であることがさらに好ましい。例えば、添加物ＡＤとして塩化ナトリウム、塩化鉄、炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムが好適に用いられる。
【００３８】
なお、モル比について金属塩ＭＳのモル比を１とした場合、還元剤Ｒのモル比は０．０５以上１５以下であり、添加物ＡＤのモル比は２．５×１０−８以上９．５×１０−４以下であり、溶媒Ｓｖのモル比は２００以上９０００以下である。好ましくは、金属塩ＭＳのモル比を１とした場合、還元剤Ｒのモル比は０．５以上１０以下であり、添加物ＡＤのモル比は２．５×１０−７以上８×１０−４以下であり、溶媒Ｓｖのモル比は３００以上８０００以下である。さらに好ましくは、モル比について金属塩ＭＳのモル比を１とした場合、還元剤Ｒのモル比は１以上１０以下であり、添加物ＡＤのモル比は１×１０−６以上５×１０−４以下であり、溶媒Ｓｖのモル比は４００以上７０００以下である。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示すように、密閉容器Ｘ内において、溶液Ｓを溶媒Ｓｖの大気圧下の沸点以上１８０℃以下に加熱する。上述したように密閉容器Ｘとしてオートクレーブが好適に用いられる。本実施形態では、加熱により、密閉容器Ｘ内では高温高圧となり、金属塩ＭＳの還元が促進され、金属塩ＭＳの金属に由来するナノ粒子を合成することができる。例えば、密閉容器Ｘの加熱により、金属ナノ粒子が合成されてもよいし、金属酸化物ナノ粒子が合成されてもよい。
【００４０】
上述したように、合成されたナノ粒子は、ロッド状、板状または粒状のいずれかの形状を有することが好ましい。ナノ粒子の形態は添加物ＡＤに応じて異なるため、必要となる用途に応じてナノ粒子の形態を調整し、その形態に固有の特性（電気的、光学的、化学的および／または物理的特性）を利用することが可能となる。
【００４１】
例えば、ナノ粒子の形態は添加物の種類に応じて制御することができる。また、例えば、ナノ粒子の形態は添加物の濃度に応じても制御することができる。例えば、金属塩ＭＳとして硝酸銀を用いる場合、添加物ＡＤの濃度を比較的高くする場合、粒状の銀ナノ粒子に加えてロッド状の銀ナノ粒子を合成することができ、添加物ＡＤの濃度を増大させることにより、粒状の径を増大させるとともにロッド状の長さを増大させることができる。また、上述したように、ナノ粒子の形態は加熱温度に応じて制御することができる。例えば、金属塩ＭＳとして硝酸銀を用いる場合、加熱温度を適切は範囲に設定することにより、粒状の銀ナノ粒子に加えてロッド状の銀ナノ粒子を合成することができる。
【００４２】
なお、金属塩ＭＳの金属として銅を用いる場合、溶媒として水を用いた場合、銅は比較的還元されにくいため、酸化銅から構成されたナノ粒子が合成されることがある。この場合、この粒子をさらに還元することにより、銅ナノ粒子を合成してもよい。また、金属塩ＭＳの金属として銅を用いた場合でも、溶媒としてアルコール（例えば、エタノール）またはアルコールと水の混合物を用いることにより、銅ナノ粒子を合成することができる。
【００４３】
なお、溶液Ｓは、２つの溶液を混合して調製されてもよい。以下、図３を参照して２つの溶液を混合して溶液Ｓを調製する形態を説明する。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、溶媒Ｓｖに還元剤Ｒおよび金属塩ＭＳを混合した溶液Ｓ１を用意し、また、溶媒Ｓｖに添加物ＡＤを混合した溶液Ｓ２を用意する。なお、溶液Ｓ１および溶液Ｓ２の溶媒Ｓｖは等しくてもよいし、異なってもよい。なお、ここで、金属塩ＭＳ、還元剤Ｒおよび溶媒Ｓｖは、図１を参照して上述したのと同様であり、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
【００４５】
例えば、溶液Ｓ１における金属塩ＭＳのモル濃度は０．００１Ｍ以上０．５Ｍ以下であることが好ましく、０．００２Ｍ以上０．１Ｍ以以下であることがより好ましく、０．００３Ｍ以上０．０５Ｍ以下であることがさらに好ましい。還元剤Ｒとしてポリビニルピロリドンを用いる場合、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量は、例えば１万以上３６万以下であり、好ましくは５万以上３６万以下であり、より好ましくは１０万以上３６万以下である。また、溶液Ｓ２において添加物ＡＤのモル濃度は１×１０−８Ｍ以上１×１０−２Ｍ以下であることが好ましく、２×１０−８Ｍ以上５×１０−３Ｍ以下であることがより好ましく、３×１０−８Ｍ以上３×１０−３Ｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示すように溶液Ｓ１および溶液Ｓ２を混合することによって溶液Ｓを調製する。その後、図１（ｂ）または図２（ｂ）を参照して上述したように、得られた溶液Ｓに対して、溶液Ｓを加熱することにより、ナノ粒子を合成することができる。
【００４７】
なお、ここでは図示しないが、溶媒Ｓｖに還元剤Ｒを混合した溶液Ｓ１ａを用意するとともに、溶媒Ｓｖに金属塩ＭＳを混合した溶液Ｓ１ｂを用意し、溶液Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを混合することによって溶液Ｓ１を調製してもよい。例えば、溶液Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１ａおよびＳ１ｂは、室温で、それぞれの溶質を溶媒（例えば、水）に添加すればよい。
【実施例】
【００４８】
［実施例１Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）およびＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分撹拌して混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００４９】
図４に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒径８０〜２００ｎｍの粒状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。
【００５０】
［実施例１Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．００５ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５１】
図５、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜５μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約１０％であった。
【００５２】
［実施例１Ｃ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０１ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５３】
図６に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜５μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約１５％であった。
【００５４】
［実施例１Ｄ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５５】
図７（ａ）に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示し、図７（ｂ）および図７（ｃ）に図７（ａ）の拡大図を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は１００〜３００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜２０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約５０％であった。
【００５６】
［実施例２Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１００℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５７】
図８に、得られたナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は１５０〜５００ｎｍであった。
【００５８】
［実施例２Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５９】
図９に、得られたナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は１５０〜５００ｎｍであった。
【００６０】
［実施例３Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６１】
図１０に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであった。
【００６２】
［実施例３Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００８ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６３】
図１１（ａ）に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示し、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に図１１（ａ）の拡大図を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜２０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約７０％であった。
【００６４】
［実施例４Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａ２ＣＯ３（０．００２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６５】
図１２に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは０．５〜１μｍであった。
【００６６】
［実施例４Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａ２ＣＯ３（０．０１ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６７】
図１３に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは１〜１０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約５０％であった。
【００６８】
［実施例５］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（０．０２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６９】
図１４に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜１０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約３０〜４０％であった。
【００７０】
［実施例６Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（１００ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して酸化銅ナノ粒子を得た。
【００７１】
図１５に、得られた酸化銅ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。板状（シート状）の酸化銅ナノ粒子を合成できることが確認できた。板状の粒子の厚さは約２０〜５０ｎｍであった。
【００７２】
［実施例６Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（３００ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して酸化銅ナノ粒子を得た。
【００７３】
図１６に、得られた酸化銅ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。板状の酸化銅ナノ粒子を合成できることが確認できた。板状の粒子の厚さは約２０〜５０ｎｍであり、粒子の大きさは約１〜３μｍであった。
【００７４】
［実施例７Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（１００ｍｇ）を、エタノール（３５ｍｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銅ナノ粒子を得た。
【００７５】
図１７に、得られた銅ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銅ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒子の径は約３〜５ｎｍであった。
【００７６】
［実施例７Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（３００ｍｇ）を、エタノール（３５ｍｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銅ナノ粒子を得た。
【００７７】
図１８に、得られた銅ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銅ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒子の径は約３〜５ｎｍであった。
【００７８】
［実施例８Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、水（１５ｍｇ）およびエタノール（１５ｇ）の混合液に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００７９】
図１９に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状、ロッド状および板状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜３００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は７０ｎｍ、長さは２〜１０μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約３０％であり、板状の粒子の割合は約２０％であった。
【００８０】
［実施例８Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、エタノール（３５ｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８１】
図２０に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。ロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは５〜３０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約９５％であった。
【００８２】
［実施例９Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００８ｍｇ）を、水（１５ｍｇ）およびエタノール（１５ｇ）の混合液に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８３】
図２１に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜３００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は７０〜１００ｎｍ、長さは２〜５μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約３０％であった。
【００８４】
［実施例９Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００８ｍｇ）を、エタノール（３５ｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８５】
図２２に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜１５０ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は７０ｎｍ、長さは２〜２０μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約７０％であった。
【００８６】
［実施例１０Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、エタノール（３５ｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８７】
図２３に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は５０〜７０ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは１〜５μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約８０％であった。
【００８８】
［実施例１０Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００８ｍｇ）を、エタノール（３５ｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８９】
図２４に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。ロッド状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。ロッド状の粒子の径は７０〜１００ｎｍ、長さは５〜３０μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約９０％であった。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明によれば、ナノ粒子を低コストで簡便に合成することができる。例えば、ロッド状、板状および粒状のナノ粒子を好適に合成することができる。このようなナノ粒子は、その形態に固有の特性（電気的、光学的、化学的および／または物理的特性）が好適に利用される。ロッド状の金属ナノ粒子は、優れた電気伝導特性を示すだけでなく、ロッド状の調整によって任意の光学特性を実現し、電子デバイスにおける配線やセンシングマテリアルとして好適に用いられる。また、板状の金属ナノ粒子は優れた触媒活性を有しており、また、その形態の異方性を利用して特異な導電材料として用いられる。粒状の金属ナノ粒子（例えば、銅ナノ粒子）は、電気特性および熱特性に優れた電子デバイス用配線材料として用いられる。
【符号の説明】
【００９１】
Ｓ 溶液
Ｓ１ 第１溶液
Ｓ２ 第２溶液
Ｓｖ 溶媒
ＭＳ 金属塩
Ｒ 還元剤
ＡＤ 添加物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子の合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノメートル（すなわち１０−９ｍ）レベルのナノ粒子は比較的少ない数の原子が集まって構成されているため、単位質量あたりの表面積が非常に大きくなり、その表面は非常に活性である。特に、金属原子が集まって構成された金属ナノ粒子は、金属の種類によっては触媒作用、導電性等の特性を有し、今後、多くの分野での応用が期待されている。例えば、電子用配線を形成するための主な材料として金属ナノ粒子を利用して、電子部品の高速応答および高密度化を実現することが検討されている。
【０００３】
金属ナノ粒子を得るために、金属の塩を還元する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、金属の塩と、ポリビニルピロリドンと、塩化物または硝酸塩と、エチレングリコールおよびプロピレングリコールからなる群から選択された少なくとも１つとを混合することにより、金属ナノ粒子を合成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５５６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたように、エチレングリコールやプロピレングリコールを溶媒として用いる場合、コストが比較的高くなり、また、環境への負荷が大きいことがある。また、特許文献１に記載された方法では、十分な収率で金属ナノ粒子を合成することができないことがある。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで簡便なナノ粒子の合成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるナノ粒子の合成方法は、溶媒に金属塩および還元剤を混合した溶液を用意する工程と、密閉容器内で、前記溶液を前記溶媒の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する工程とを包含する。
【０００８】
本発明によるナノ粒子の合成方法は、溶媒に金属塩、還元剤および添加物を混合した溶液を用意する工程と、密閉容器内で、前記溶液を加熱する工程とを包含する。
【０００９】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記溶液に添加物が混合されている。
【００１０】
ある実施形態において、前記添加物は、塩化物、硝酸塩、炭酸塩または水酸化物を含む。
【００１１】
ある実施形態において、前記塩化物は、ＮａＣｌ、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２、ＳｎＣｌ４、ＣｕＣｌ２、ＮｉＣｌ２およびＺｎＣｌ２からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記硝酸塩は、ＮａＮＯ３、Ｃｏ（ＮＯ３）２およびＦｅ（ＮＯ３）３からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記炭酸塩はＮａ２ＣＯ３およびＮｉＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１つを含み。
【００１２】
ある実施形態において、前記用意する工程は、前記還元剤および前記金属塩を含む第１溶液と、前記添加物を含む第２溶液とを混合する工程を含む。
【００１３】
ある実施形態において、前記溶液における前記添加物のモル濃度は１×１０−８Ｍ以上１×１０−３Ｍ以下の範囲内である。
【００１４】
ある実施形態において、前記用意する工程は、前記ナノ粒子の形状に応じて前記添加物を選択する工程を含む。
【００１５】
ある実施形態では、前記加熱する工程において、前記溶液を前記溶媒の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する。
【００１６】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記溶媒は、水およびアルコールからなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００１７】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記金属塩は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１つの金属の塩である。
【００１８】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記金属塩は硝酸銀、硝酸銅、炭酸銅、または、水酸化銅を含む。
【００１９】
ある実施形態では、前記用意する工程において、前記還元剤はポリビニルピロリドンを含む。
【００２０】
本発明によるナノ粒子は、上記のいずれかに記載の合成方法で合成される。
【００２１】
ある実施形態において、前記ナノ粒子は、ロッド状、板状および粒状のいずれかである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低コストで簡便にナノ粒子を合成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明によるナノ粒子の合成方法の実施形態を説明するための模式図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態のナノ粒子の合成方法を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態のナノ粒子の合成方法を説明するための模式図である。
【図４】実施例１Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図５】実施例１Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図６】実施例１Ｃで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図７】（ａ）は実施例１Ｄで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）はその拡大図である。
【図８】実施例２Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図９】実施例２Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１０】実施例３Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１１】（ａ）は実施例３Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）はその拡大図である。
【図１２】実施例４で合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１３】実施例５Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１４】実施例５Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１５】実施例６Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１６】実施例６Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１７】実施例７Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１８】実施例７Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図１９】実施例８Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２０】実施例８Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２１】実施例９Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２２】実施例９Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２３】実施例１０Ａで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２４】実施例１０Ｂで合成されたナノ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明によるナノ粒子の合成方法の実施形態を説明する。だだし、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２５】
図１を参照してナノ粒子の合成方法の実施形態を説明する。図１（ａ）に示すように、溶媒Ｓｖに金属塩ＭＳおよび還元剤Ｒを混合した溶液Ｓを用意する。例えば、溶媒Ｓｖは水である。あるいは、溶媒Ｓｖは、アルコールであってもよく、または、アルコールおよび水の混合液であってもよい。アルコールは、例えば、エタノールである。例えば、溶液Ｓは、溶媒Ｓｖ（例えば、水）に、金属塩ＭＳおよび還元剤Ｒを順次添加することによって調製されてもよい。
【００２６】
例えば、金属塩ＭＳは 金、銀、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウムおよびチタンからなる群から選択される１以上の金属の塩であることが好ましく、金属塩ＭＳの金属は、金、銀および銅であることがより好ましい。溶液Ｓにおける金属塩ＭＳのモル濃度は０．００１Ｍ以上０．５Ｍ以下であることが好ましく、０．００１５Ｍ以上０．１Ｍ以下であることがより好ましく、０．００２Ｍ以上０．０５Ｍ以下であることがさらに好ましい。例えば、金属塩ＭＳとして、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）、硝酸銅（Ｃｕ（ＮＯ３）２）、炭酸銅（Ｃｕ（ＣＯ３））または水酸化銅（Ｃｕ（ＯＨ）２）が好適に用いられる。
【００２７】
還元剤Ｒは、例えば、ポリビニルピロリドン（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ：ＰＰＶ）である。溶液Ｓにおけるポリビニルピロリドンのモル濃度は、０．００１Ｍ以上０．５Ｍ以下であることが好ましく、０．００５Ｍ以上０．３Ｍ以下であることがより好ましく、０．０１Ｍ以上０．１Ｍ以下であることがさらに好ましい。例えば、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量は、例えば１万以上３６万以下であり、好ましくは５万以上３６万以下であり、より好ましくは１０万以上３６万以下である。
【００２８】
次に、図１（ｂ）に示すように、密閉容器Ｘ内において、溶液Ｓを、溶媒Ｓｖの大気圧下の沸点（標準沸点）以上１８０℃以下に加熱する。密閉容器Ｘとしてオートクレーブが好適に用いられる。例えば、溶媒Ｓｖが水の場合、温度を１００℃以上１８０℃以下に増加させる。これにより、密閉容器Ｘ内の気圧は、１０１ＫＰａ以上１０００ＫＰａ以下、または、１ａｔｍ以上１０ａｔｍ以下となる。溶媒Ｓｖがエタノールの場合、温度を７８℃以上１８０℃以下に増加させる。例えば、エタノールを含む溶液Ｓを８０℃以上にすることが好ましい。なお、溶媒Ｓｖがエタノールと水の混合物である場合、溶媒Ｓｖが大気圧下の沸点は７８℃〜１００℃の範囲となる。また、加熱は、０．５時間以上２４時間以下で行うことが好ましく、１０時間以上２４時間以下で行うことがより好ましい。その後、沈殿物を洗浄することにより、合成されたナノ粒子を取得できる。このような合成方法は水熱法とも呼ばれる。なお、必要に応じて取得したナノ粒子を焼結してもよい。
【００２９】
本実施形態では、加熱により、密閉容器Ｘ内は高温高圧の亜臨界状態となるため、金属塩ＭＳの還元が促進され、金属塩ＭＳの金属に由来するナノ粒子を合成することができる。また、加熱温度は溶媒Ｓｖの大気圧下の沸点以上１８０℃以下であり、溶液Ｓは超臨界状態まで到達せず、ナノ粒子を簡便に合成することができる。また、溶媒として比較的低コストの水やアルコールを用いることにより、ナノ粒子を低コストで合成することができる。
【００３０】
例えば、加熱により、金属ナノ粒子が合成されてもよいし、金属酸化物ナノ粒子が合成されてもよい。また、金属酸化物ナノ粒子が合成された場合、さらに還元することによって金属ナノ粒子を合成してもよい。
【００３１】
合成されたナノ粒子の形状は、例えば、走査型トンネル顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を用いて観測される。合成されたナノ粒子は、ロッド状、板状（シート状）または粒状のいずれかの形状を有することが好ましい。ナノ粒子の形態は、例えば、金属塩の種類および／または加熱温度に応じて制御される。
【００３２】
必要となる用途に応じてナノ粒子の形態を調整し、その形態に固有の特性（電気的、光学的、化学的および／または物理的特性）を利用できる。また、このようなナノ粒子は、焼結処理した後も形態が変化しないため、原料の形態に固有の性質を保持したままナノ構造体を製造することができ、広い分野に応用することができる。
【００３３】
例えば、ロッド状の金属ナノ粒子は、優れた電気伝導特性を示し、また、ロッド状の調整によって任意の光学特性を実現することができる。このため、ロッド状の金属ナノ粒子は、電子デバイスにおける配線やセンシングマテリアルに用いられる。また、ロッド状の金属ナノ粒子は、タッチパネルの配線としても好適に用いられる。例えば、水だけでなくアルコールを添加した溶媒を用いることにより、ロッド状のナノ粒子の収率を向上させることができる。
【００３４】
板状の金属ナノ粒子は優れた触媒活性を有しており、また、その形態の異方性を利用して特異な導電材料として用いることができる。粒状の金属ナノ粒子（例えば、銅ナノ粒子）は、電気特性および熱特性に優れた電子デバイス用配線材料として用いてもよい。
【００３５】
なお、溶液Ｓには、金属塩ＭＳおよび還元剤Ｒに加えて添加物を混合してもよい。以下、図２を参照して、溶液Ｓに添加物をさらに混合させた実施形態を説明する。
【００３６】
まず、図２（ａ）に示すように、溶媒Ｓｖに金属塩ＭＳおよび還元剤Ｒに加えて添加物ＡＤを混合した溶液Ｓを用意する。なお、ここで、金属塩ＭＳ、還元剤Ｒおよび溶媒Ｓｖは、図１を参照して上述したのと同様であり、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
【００３７】
例えば、添加物ＡＤとして塩化物、硝酸塩、炭酸塩および水酸化物のいずれかを用いてもよい。塩化物は、ＮａＣｌ、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２、ＳｎＣｌ４、ＣｕＣｌ２、ＮｉＣｌ２、およびＺｎＣｌ２からなる群から選択された少なくとも１つを含むことが好ましい。硝酸塩は、ＮａＮＯ３、Ｃｏ（ＮＯ３）２およびＦｅ（ＮＯ３）３からなる群から選択された少なくとも１つを含むことが好ましい。炭酸塩は、Ｎａ２ＣＯ３およびＮｉＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１つを含むことが好ましい。水酸化物としてＮａＯＨを用いることが好ましい。溶液Ｓにおける添加物ＡＤのモル濃度は１×１０−８Ｍ以上１×１０−３Ｍ以下であることが好ましく、１．５×１０−８Ｍ以上１×１０−４Ｍ以下であることがより好ましく、２×１０−８Ｍ以上５×１０−５Ｍ以下であることがさらに好ましい。例えば、添加物ＡＤとして塩化ナトリウム、塩化鉄、炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムが好適に用いられる。
【００３８】
なお、モル比について金属塩ＭＳのモル比を１とした場合、還元剤Ｒのモル比は０．０５以上１５以下であり、添加物ＡＤのモル比は２．５×１０−８以上９．５×１０−４以下であり、溶媒Ｓｖのモル比は２００以上９０００以下である。好ましくは、金属塩ＭＳのモル比を１とした場合、還元剤Ｒのモル比は０．５以上１０以下であり、添加物ＡＤのモル比は２．５×１０−７以上８×１０−４以下であり、溶媒Ｓｖのモル比は３００以上８０００以下である。さらに好ましくは、モル比について金属塩ＭＳのモル比を１とした場合、還元剤Ｒのモル比は１以上１０以下であり、添加物ＡＤのモル比は１×１０−６以上５×１０−４以下であり、溶媒Ｓｖのモル比は４００以上７０００以下である。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示すように、密閉容器Ｘ内において、溶液Ｓを溶媒Ｓｖの大気圧下の沸点以上１８０℃以下に加熱する。上述したように密閉容器Ｘとしてオートクレーブが好適に用いられる。本実施形態では、加熱により、密閉容器Ｘ内では高温高圧となり、金属塩ＭＳの還元が促進され、金属塩ＭＳの金属に由来するナノ粒子を合成することができる。例えば、密閉容器Ｘの加熱により、金属ナノ粒子が合成されてもよいし、金属酸化物ナノ粒子が合成されてもよい。
【００４０】
上述したように、合成されたナノ粒子は、ロッド状、板状または粒状のいずれかの形状を有することが好ましい。ナノ粒子の形態は添加物ＡＤに応じて異なるため、必要となる用途に応じてナノ粒子の形態を調整し、その形態に固有の特性（電気的、光学的、化学的および／または物理的特性）を利用することが可能となる。
【００４１】
例えば、ナノ粒子の形態は添加物の種類に応じて制御することができる。また、例えば、ナノ粒子の形態は添加物の濃度に応じても制御することができる。例えば、金属塩ＭＳとして硝酸銀を用いる場合、添加物ＡＤの濃度を比較的高くする場合、粒状の銀ナノ粒子に加えてロッド状の銀ナノ粒子を合成することができ、添加物ＡＤの濃度を増大させることにより、粒状の径を増大させるとともにロッド状の長さを増大させることができる。また、上述したように、ナノ粒子の形態は加熱温度に応じて制御することができる。例えば、金属塩ＭＳとして硝酸銀を用いる場合、加熱温度を適切は範囲に設定することにより、粒状の銀ナノ粒子に加えてロッド状の銀ナノ粒子を合成することができる。
【００４２】
なお、金属塩ＭＳの金属として銅を用いる場合、溶媒として水を用いた場合、銅は比較的還元されにくいため、酸化銅から構成されたナノ粒子が合成されることがある。この場合、この粒子をさらに還元することにより、銅ナノ粒子を合成してもよい。また、金属塩ＭＳの金属として銅を用いた場合でも、溶媒としてアルコール（例えば、エタノール）またはアルコールと水の混合物を用いることにより、銅ナノ粒子を合成することができる。
【００４３】
なお、溶液Ｓは、２つの溶液を混合して調製されてもよい。以下、図３を参照して２つの溶液を混合して溶液Ｓを調製する形態を説明する。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、溶媒Ｓｖに還元剤Ｒおよび金属塩ＭＳを混合した溶液Ｓ１を用意し、また、溶媒Ｓｖに添加物ＡＤを混合した溶液Ｓ２を用意する。なお、溶液Ｓ１および溶液Ｓ２の溶媒Ｓｖは等しくてもよいし、異なってもよい。なお、ここで、金属塩ＭＳ、還元剤Ｒおよび溶媒Ｓｖは、図１を参照して上述したのと同様であり、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
【００４５】
例えば、溶液Ｓ１における金属塩ＭＳのモル濃度は０．００１Ｍ以上０．５Ｍ以下であることが好ましく、０．００２Ｍ以上０．１Ｍ以以下であることがより好ましく、０．００３Ｍ以上０．０５Ｍ以下であることがさらに好ましい。還元剤Ｒとしてポリビニルピロリドンを用いる場合、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量は、例えば１万以上３６万以下であり、好ましくは５万以上３６万以下であり、より好ましくは１０万以上３６万以下である。また、溶液Ｓ２において添加物ＡＤのモル濃度は１×１０−８Ｍ以上１×１０−２Ｍ以下であることが好ましく、２×１０−８Ｍ以上５×１０−３Ｍ以下であることがより好ましく、３×１０−８Ｍ以上３×１０−３Ｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示すように溶液Ｓ１および溶液Ｓ２を混合することによって溶液Ｓを調製する。その後、図１（ｂ）または図２（ｂ）を参照して上述したように、得られた溶液Ｓに対して、溶液Ｓを加熱することにより、ナノ粒子を合成することができる。
【００４７】
なお、ここでは図示しないが、溶媒Ｓｖに還元剤Ｒを混合した溶液Ｓ１ａを用意するとともに、溶媒Ｓｖに金属塩ＭＳを混合した溶液Ｓ１ｂを用意し、溶液Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを混合することによって溶液Ｓ１を調製してもよい。例えば、溶液Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１ａおよびＳ１ｂは、室温で、それぞれの溶質を溶媒（例えば、水）に添加すればよい。
【実施例】
【００４８】
［実施例１Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）およびＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分撹拌して混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００４９】
図４に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒径８０〜２００ｎｍの粒状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。
【００５０】
［実施例１Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．００５ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５１】
図５、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜５μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約１０％であった。
【００５２】
［実施例１Ｃ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０１ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５３】
図６に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜５μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約１５％であった。
【００５４】
［実施例１Ｄ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５５】
図７（ａ）に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示し、図７（ｂ）および図７（ｃ）に図７（ａ）の拡大図を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は１００〜３００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜２０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約５０％であった。
【００５６】
［実施例２Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１００℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５７】
図８に、得られたナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は１５０〜５００ｎｍであった。
【００５８】
［実施例２Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００５９】
図９に、得られたナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は１５０〜５００ｎｍであった。
【００６０】
［実施例３Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６１】
図１０に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであった。
【００６２】
［実施例３Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００８ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６３】
図１１（ａ）に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示し、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に図１１（ａ）の拡大図を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜２０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約７０％であった。
【００６４】
［実施例４Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａ２ＣＯ３（０．００２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６５】
図１２に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは０．５〜１μｍであった。
【００６６】
［実施例４Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａ２ＣＯ３（０．０１ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６７】
図１３に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは１〜１０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約５０％であった。
【００６８】
［実施例５］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（０．０２ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６９】
図１４に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜２００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは２〜１０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約３０〜４０％であった。
【００７０】
［実施例６Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（１００ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して酸化銅ナノ粒子を得た。
【００７１】
図１５に、得られた酸化銅ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。板状（シート状）の酸化銅ナノ粒子を合成できることが確認できた。板状の粒子の厚さは約２０〜５０ｎｍであった。
【００７２】
［実施例６Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（３００ｍｇ）を、水（２５ｍＬ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して酸化銅ナノ粒子を得た。
【００７３】
図１６に、得られた酸化銅ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。板状の酸化銅ナノ粒子を合成できることが確認できた。板状の粒子の厚さは約２０〜５０ｎｍであり、粒子の大きさは約１〜３μｍであった。
【００７４】
［実施例７Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（１００ｍｇ）を、エタノール（３５ｍｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銅ナノ粒子を得た。
【００７５】
図１７に、得られた銅ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銅ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒子の径は約３〜５ｎｍであった。
【００７６】
［実施例７Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、Ｃｕ（ＮＯ３）２（０．０５２ｇ）およびＮａＯＨ（３００ｍｇ）を、エタノール（３５ｍｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銅ナノ粒子を得た。
【００７７】
図１８に、得られた銅ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状の銅ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒子の径は約３〜５ｎｍであった。
【００７８】
［実施例８Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、水（１５ｍｇ）およびエタノール（１５ｇ）の混合液に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００７９】
図１９に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状、ロッド状および板状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜３００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は７０ｎｍ、長さは２〜１０μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約３０％であり、板状の粒子の割合は約２０％であった。
【００８０】
［実施例８Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、エタノール（３５ｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８１】
図２０に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。ロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは５〜３０μｍであり、ロッド状の粒子の割合は約９５％であった。
【００８２】
［実施例９Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００８ｍｇ）を、水（１５ｍｇ）およびエタノール（１５ｇ）の混合液に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８３】
図２１に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜３００ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は７０〜１００ｎｍ、長さは２〜５μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約３０％であった。
【００８４】
［実施例９Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００８ｍｇ）を、エタノール（３５ｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、１５０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８５】
図２２に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は８０〜１５０ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は７０ｎｍ、長さは２〜２０μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約７０％であった。
【００８６】
［実施例１０Ａ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＮａＣｌ（０．０２ｍｇ）を、エタノール（３５ｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８７】
図２３に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。粒状およびロッド状の混合された銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。粒状の粒子の径は５０〜７０ｎｍであり、ロッド状の粒子の径は約７０ｎｍ、長さは１〜５μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約８０％であった。
【００８８】
［実施例１０Ｂ］
ポリビニルピロリドン（０．０４９ｇ）、ＡｇＮＯ３（０．０５２ｇ）およびＦｅＣｌ３（０．００８ｍｇ）を、エタノール（３５ｇ）に溶解させて、室温で３０分混合した。この溶液をオートクレーブに移して、８０℃で２４時間加熱した。得られた析出物を遠心分離により単離し、この析出物を常圧下に乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００８９】
図２４に、得られた銀ナノ粒子のＳＥＭ像を示す。ロッド状の銀ナノ粒子を合成できることが確認できた。ロッド状の粒子の径は７０〜１００ｎｍ、長さは５〜３０μｍであった。ロッド状の粒子の割合は約９０％であった。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明によれば、ナノ粒子を低コストで簡便に合成することができる。例えば、ロッド状、板状および粒状のナノ粒子を好適に合成することができる。このようなナノ粒子は、その形態に固有の特性（電気的、光学的、化学的および／または物理的特性）が好適に利用される。ロッド状の金属ナノ粒子は、優れた電気伝導特性を示すだけでなく、ロッド状の調整によって任意の光学特性を実現し、電子デバイスにおける配線やセンシングマテリアルとして好適に用いられる。また、板状の金属ナノ粒子は優れた触媒活性を有しており、また、その形態の異方性を利用して特異な導電材料として用いられる。粒状の金属ナノ粒子（例えば、銅ナノ粒子）は、電気特性および熱特性に優れた電子デバイス用配線材料として用いられる。
【符号の説明】
【００９１】
Ｓ 溶液
Ｓ１ 第１溶液
Ｓ２ 第２溶液
Ｓｖ 溶媒
ＭＳ 金属塩
Ｒ 還元剤
ＡＤ 添加物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒に金属塩および還元剤を混合した溶液を用意する工程と、
密閉容器内で、前記溶液を前記溶媒の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する工程と
を包含する、ナノ粒子の合成方法。
【請求項２】
溶媒に金属塩、還元剤および添加物を混合した溶液を用意する工程と、
密閉容器内で、前記溶液を加熱する工程と
を包含する、ナノ粒子の合成方法。
【請求項３】
前記用意する工程において、前記溶液に添加物が混合されている、請求項１に記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項４】
前記添加物は、塩化物、硝酸塩、炭酸塩または水酸化物を含む、請求項２または３に記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項５】
前記塩化物は、ＮａＣｌ、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２、ＳｎＣｌ４、ＣｕＣｌ２、ＮｉＣｌ２およびＺｎＣｌ２からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記硝酸塩は、ＮａＮＯ３、Ｃｏ（ＮＯ３）２およびＦｅ（ＮＯ３）３からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記炭酸塩はＮａ２ＣＯ３およびＮｉＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記水酸化物はＮａＯＨを含む、請求項４に記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項６】
前記用意する工程は、前記還元剤および前記金属塩を含む第１溶液と、前記添加物を含む第２溶液とを混合する工程を含む、請求項２から５のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項７】
前記溶液における前記添加物のモル濃度は１×１０−８Ｍ以上１×１０−３Ｍ以下の範囲内である、請求項２から６のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項８】
前記用意する工程は、前記ナノ粒子の形状に応じて前記添加物を選択する工程を含む、請求項２から７のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項９】
前記加熱する工程において、前記溶液を前記溶媒の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する、請求項２に記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１０】
前記用意する工程において、前記溶媒は、水およびアルコールからなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１から９のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１１】
前記用意する工程において、前記金属塩は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１つの金属の塩である、請求項１から１０のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１２】
前記用意する工程において、前記金属塩は硝酸銀、硝酸銅、炭酸銅、または、水酸化銅を含む、請求項１から１１のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１３】
前記用意する工程において、前記還元剤はポリビニルピロリドンを含む、請求項１から１２のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の合成方法で合成されたナノ粒子。
【請求項１５】
前記ナノ粒子は、ロッド状、板状および粒状のいずれかである、請求項１４に記載の金属のナノ粒子。
【請求項１】
溶媒に金属塩および還元剤を混合した溶液を用意する工程と、
密閉容器内で、前記溶液を前記溶媒の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する工程と
を包含する、ナノ粒子の合成方法。
【請求項２】
溶媒に金属塩、還元剤および添加物を混合した溶液を用意する工程と、
密閉容器内で、前記溶液を加熱する工程と
を包含する、ナノ粒子の合成方法。
【請求項３】
前記用意する工程において、前記溶液に添加物が混合されている、請求項１に記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項４】
前記添加物は、塩化物、硝酸塩、炭酸塩または水酸化物を含む、請求項２または３に記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項５】
前記塩化物は、ＮａＣｌ、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２、ＳｎＣｌ４、ＣｕＣｌ２、ＮｉＣｌ２およびＺｎＣｌ２からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記硝酸塩は、ＮａＮＯ３、Ｃｏ（ＮＯ３）２およびＦｅ（ＮＯ３）３からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記炭酸塩はＮａ２ＣＯ３およびＮｉＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記水酸化物はＮａＯＨを含む、請求項４に記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項６】
前記用意する工程は、前記還元剤および前記金属塩を含む第１溶液と、前記添加物を含む第２溶液とを混合する工程を含む、請求項２から５のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項７】
前記溶液における前記添加物のモル濃度は１×１０−８Ｍ以上１×１０−３Ｍ以下の範囲内である、請求項２から６のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項８】
前記用意する工程は、前記ナノ粒子の形状に応じて前記添加物を選択する工程を含む、請求項２から７のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項９】
前記加熱する工程において、前記溶液を前記溶媒の大気圧下の沸点以上１８０℃以下の温度に加熱する、請求項２に記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１０】
前記用意する工程において、前記溶媒は、水およびアルコールからなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１から９のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１１】
前記用意する工程において、前記金属塩は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、モリブデン、インジウム、イリジウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１つの金属の塩である、請求項１から１０のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１２】
前記用意する工程において、前記金属塩は硝酸銀、硝酸銅、炭酸銅、または、水酸化銅を含む、請求項１から１１のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１３】
前記用意する工程において、前記還元剤はポリビニルピロリドンを含む、請求項１から１２のいずれかに記載のナノ粒子の合成方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の合成方法で合成されたナノ粒子。
【請求項１５】
前記ナノ粒子は、ロッド状、板状および粒状のいずれかである、請求項１４に記載の金属のナノ粒子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−２５１１９０（Ｐ２０１２−２５１１９０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３６９４（Ｐ２０１１−１２３６９４）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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