ナノ・マイクロ粒子合成

マイクロおよびナノ粒子は、エネルギー、イメージング、医療、環境などの分野で大きな技術的可能性を秘めたユニークな材料です。ナノ粒子は、少なくとも1つの物理的寸法が100ナノメートル未満であると定義されています。マイクロ粒子の場合は、物理的寸法が約1～1000マイクロメートルです。これら粒子は、対応するバルク材料と同じ組成であっても、サイズ効果により、特異的な光学的、電気的、熱的、および磁気的特性を示します。特定の用途により適した特性、形状、組成、粒度分布をより精密に制御するための合成方法が研究されています。

マイクロおよびナノ粒子の合成は、一般的に物理的もしくは化学的手法で行われます。物理的方法では、出発物質のサイズを物理的手段で小さくする方法が用いられます（ミクロ加工、ナノ加工へ導くトップダウンアプローチ）。ここで使用する物理的技術にはミリング、ガス凝縮、エレクトロスプレー、リソグラフィー、熱分解などが含まれます。 化学的方法の多くでは、液相または気相化学反応の反応物質中に存在する原子または分子レベルの先駆体を核として、そこから粒子を成長させる方法を使用します（いわゆるボトムアップアプローチ）。ミクロ粒子やナノ粒子合成を目的とする化学的方法として、ミクロエマルジョン、水熱、ミクロ流体、化学蒸気、熱分解、ゾル-ゲル処理などを挙げることができます。化学合成によるナノ粒子は欠陥の少ない独自のナノ構造を持つことから、より複雑で均一な化学組成を持つ粒子を製造する可能性が開けてきます。しかもスケーリングが容易であり、低コストで迅速生産が可能です。

化学的方法は一般に大きな労働力を必要とし、さらに毒性副生物を生ずる可能性もあるため、生物学的方法やグリーンナノ粒子合成が開発されています。微生物を応用する生物発生法や植物抽出物の利用などがその例です。これらの持続可能な方法を用いた場合、生物医学や環境への応用に適した無害で環境に優しい粒子を製造することができます。