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"

實現(xiàn)與過去產(chǎn)品相比濃度高100～1,000倍的分散液有望應用于光學顯示器、光學傳感、生物傳感器等光學器件

田中貴金屬集團旗下經(jīng)營制造事業(yè)的田中貴金屬工業(yè)株式會社（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)品設計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），會表現(xiàn)出較強的表面等離子共振（※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大小的膠體容易實現(xiàn)膠體結(jié)晶等三維的集成和結(jié)構(gòu)化，可望應用于各種光學材料。

＜本產(chǎn)品的優(yōu)點＞

■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自行凝集沉淀，但本產(chǎn)品通過使用適當?shù)谋Ｗo劑對粒子表面進行保護，可使其在水及酒精等極性有機溶劑中穩(wěn)定分散。由于使用保護劑保護的粒子可調(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，同時還能對各種形狀的素材進行涂覆。

■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（表面增強拉曼散射）（※３）在貴金屬納米粒子聚集時的粒子與粒子之間的空隙處特別強。這種發(fā)現(xiàn)SERS較強的位置被稱為熱點，形成具有良好重現(xiàn)性的熱點在制作SERS基板時非常重要。以往使用的是表面有細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)此次設計了在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，確認到只需將較高濃度分散液干燥就可制作熱點密集的SERS基板。

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

關(guān)于本產(chǎn)品的樣品提供，我們計劃逐步個別應對。

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（※1）金納米球殼粒子：以無機材料膠體、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響應。

（※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（表面增強拉曼散射）：光照射在物質(zhì)上時，與入射光不同波長的光會被物質(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，但為了檢測出微量的物質(zhì)，需要增強拉曼散射光。

SERS（表面增強拉曼散射）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，會出現(xiàn)拉曼散射光的強度增加的現(xiàn)象。如果設計適合拉曼散射增強的貴金屬表面，就可以檢測出更少的分子，所以可期應用于毒品檢測及癌癥診斷等領域。

■關(guān)于田中貴金屬集團

田中貴金屬集團自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。在日本國內(nèi)，以高水準的貴金屬交易量為傲，長年以來不遺余力地進行產(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，國內(nèi)外的各集團公司進行制造、銷售以及技術(shù)一體化，攜手合作提供產(chǎn)品及服務。

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

■產(chǎn)品咨詢表田中貴金屬工業(yè)株式會社https://www.tanaka.com.cn/inquiries-on-industrial-products/

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關(guān)鍵詞： 拉曼散射 有機溶劑 株式會社 生物傳感器 粒子濃度