ナノ粒子の表面修飾と分析評価技術　～各種特性を向上するためのナノ粒子表面関連技術とその評価～

商品説明

ナノ粒子表面修飾・表面分析・評価　の決定版
｢どの分野で」｢どのように表面修飾して」｢どう確認・評価するのか」しっかり理解

○ナノ粒子の表面分析・評価技術を充実！！
ナノ粒子の表面修飾状態はどうやって見るの?
ナノ粒子表面・表面修飾状態の分析・評価に関する内容を重点的に掲載！
各種分析法の解説から現場で行う簡易評価まで網羅！
分析に関する章の他、表面修飾方法や応用別表面修飾技術の部分でも分析・評価にしっかり言及
「どういったナノ粒子表面修飾で」　「どのような評価をしているのか」がわかる！

○表面修飾の各技術を詳説！！
シランカップリング・マイクロ波・蒸着・機械的方法,等など各種方法から
合成と表面修飾の同時操作（in-situ 合成法）まで幅広く掲載！
ナノ粒子の表面制御方法は?最適表面は?

○表面修飾による分散性の向上とその評価とは？
何故ナノ粒子は分散が難しい?
ナノ粒子の分散・付着・凝集挙動の制御のための表面修飾とは?
表面修飾したナノ粒子の分散状態評価とは？

○表面修飾によるナノ粒子高機能化の実際がわかる！
表面修飾がナノ粒子の機能に及ぼす影響とは
耐酸化性・選択性を付与するにはどうするのか
有機無機ハイブリッドとナノ粒子表面修飾の関係は？
金属ナノ粒子はもちろん
磁性ナノ粒子・蛍光ナノ粒子・半導体ナノ粒子・グラフェン他ナノカーボンまで
各種ナノ粒子の表面修飾技術を掲載！

○表面修飾されたナノ粒子のアプリケーションは?
医療・化粧品用途・バイオセンサ
二次電池・燃料電池他エネルギー分野
導電性ペースト・触媒・顔料・フォトニック結晶・・
それぞれの分野ではナノ粒子にどのような機能が求められるのか？
要求を満たすためどのような表面修飾が行われているのか?

発刊にあたって

　●蟹江 澄志(東北大学)
　●金 継業(信州大学)
　●山田 保治(神奈川大学)
　●宮田 洋明(（株）東レリサーチセンター)
　●鈴木 昇(宇都宮大学)
　●林 繁信(産業技術総合研究所)
　●古澤 毅(宇都宮大学）
　●舩戸 美幸(スペクトリス（株）)
　●佐藤　正秀(宇都宮大学）
　●内山 昌一(ナノ・ミール（株）)
　●羽山 秀和(（株）KRI)
   ●高橋 邦夫(（株）日本触媒)
　●伊村 芳郎(東京理科大学)
   ●西田 廣泰(日揮触媒化成（株）)
　●河合 武司(東京理科大学)
   ●小柳 嗣雄(日揮触媒化成（株）)
　●小林 芳男(茨城大学)
　●米澤 徹(北海道大学)
　●辻 正治(九州大学)
   ●岡本 晃一(九州大学)
　●坪川 紀夫(新潟大学)
   ●井戸田 直和(早稲田大学)
　●永津 雅章(静岡大学) 
   ●菅原 義之(早稲田大学)
　●中村 大輔(九州大学)　
   ●松尾 豊(東京大学)
　●院去 貢(ケミマ・ラボ)　
   ●田淵 穣(DIC（株）)
　●田口 実(中央大学)
   ●磯部 徹彦(慶應義塾大学)
　●佐藤 良太(京都大学)
   ●村瀬 至生(産業技術総合研究所)
　●寺西 利治(京都大学)
　●大塚 英典(東京理科大学)
　●神谷 秀博(東京農工大学)
   ●大久保 典雄(古河電気工業（株）)
　●黒河 明(産業技術総合研究所)
   ●粂井 貴行(（株）ファンケル)
   ●保田 英洋(大阪大学)
　●谷口 泉(東京工業大学)
   ●古南 博(近畿大学)
   ●後藤 習志(ソニー（株）)
   ●山本 徹也(名古屋大学)
　●金原 正幸(（株）コロイダル・インク) 　　
　●森 康維(同志社大学)　
   ●磯﨑 勝弘(京都大学) 　
   ●中村 彰一(大塚電子（株）)
   ●三木 一司(物質・材料研究機構)
　●出口 朋枝(（株）KRI) 
　●林 一之(戸田工業（株）)

内容紹介

第1章　ナノ粒子表面修飾の方法とその評価

第1節　ナノ粒子の表面修飾　
1.ナノ粒子の特長と表面修飾の意義
2.ナノ粒子表面状態の理解
3.ナノ粒子表面有機修飾による相乗機能発現
第2節　表面修飾の各種方法とその修飾状態評価
第1項　シランカップリング剤によるナノ粒子表面修飾及びその修飾状態評価
1.シランカップリング剤によるナノ粒子表面の修飾
　1.1 シランカップリング剤の構造と機能
　1.2 シランカップリング剤の選択と使用量
　　1.2.1 無機材料から見た選択基準
　　1.2.2 有機材料から見た選択基準
　1.3 シランカップリング剤の使用量
　1.4 ナノ粒子表面の修飾反応
　　1.4.1 乾式法による修飾反応
　　1.4.2 湿式法による修飾反応
　　1.4.3 気相法による修飾反応
2.表面修飾反応および修飾状態の評価
　2.1 表面修飾反応の評価
　2.2 表面修飾状態の評価
第2項　シリカコーティングによるナノ粒子の表面修飾とその評価
1.マイクロ波法
2.ゾル－ゲル法シリカコーティング手順
3.シリカコーティング試料の透過型電子顕微鏡（TEM）観察
4.シリカコーティング試料のキャラクタリゼーション
　4.1 X線光電子分光法（XPS）による表面分析
　4.2 光触媒活性評価試験
　4.3 紫外線遮蔽能の評価
　4.4 ゼータ電位測定
　4.5 その他の評価法
第3項　ゾルゲル法によるナノ粒子合成と表面修飾　
1.ゾルゲル法とは
2.ゾルゲル法によるナノ粒子の合成とナノ粒子の表面処理
　2.1 単分散シリカ粒子の合成
　2.2 Au@SiO2コアシェルナノ粒子の作製
3.ナノコンポジットとナノ粒子表面修飾
　3.1 有機－無機ナノコンポジット
　3.2 ナノ粒子表面修飾の方法
第4項　蒸着によるナノ粒子の表面修飾およびその修飾状態評価
1.金蒸着による二次元に配列したポリマー粒子膜の表面改質
　1.1 蒸着角度θによる影響
　1.2 配向角度αによる影響
　1.3 金の蒸着量による影響
　1.4 金ナノカップの作製
2.蒸着金属種による影響
第5項　コア－シェルナノ粒子化(ナノカプセル化）技術および表面修飾技術の応用
1.ナノカプセル化
　1.1 ナノカプセル化の利点
　1.2 ナノカプセル化の実例
2.ナノカプセルの表面修飾
　2.1 表面疎水化
　2.2 表面親水化
第6項 マイクロ波加熱によるナノ粒子の表面修飾及びその特性評価
1.Au@Agコア・シェルナノ微結晶の合成
2.Cu@Agコア・シェルナノ粒子の合成と耐酸化性評価
3.AgPd@Pd/TiO2ナノ粒子の合成と触媒特性評価
4.炭素材料坦持金属ナノ微粒子の合成
第7項　ポリマーのグラフト化　　
1.ナノ粒子表面のグラフト化の方法
2.表面グラフト化反応の具体例
　2.1 Grafting from 法によるナノ粒子表面へのグラフト反応
　　2.1.1 表面開始重合法
　　2.1.2 デンドリマー法
　2.2 Grafting onto 法によるナノ粒子表面へのグラフト反応
　　2.2.1 成長ポリマーラジカル捕捉（共重合）法
　　2.2.2 高分子反応法
3.シリカナノ粒子表面への機能性ポリマーのグラフト
　3.1 抗菌性ポリマーのグラフト
　3.2 難燃剤の固定化
4.ポリマーグラフトナノ粒子の評価事例
　4.1 グラフト率の測定
　4.2 グラフト鎖のキャラクタリゼ-ション
　　4.2.1 FT-IR
　　4.2.2 熱分解ガスクロマトグラム（GC）-質量スペクトル（MS）
　　4.2.3 固体NMR
　　4.2.4 その他
　4.3 分散性評価
第8項 プラズマを用いた表面修飾　
1.プラズマと材料の表面相互作用
2.高分子材料表面へのプラズマ表面化学修飾
第9項 レーザーアブレーションによるナノ粒子表面修飾
1.液相レーザーアブレーションによる表面修飾
　1.1 溶液を用いた表面修飾
　1.2 ナノ粒子を用いた表面修飾
2.気相レーザーアブレーションによる表面修飾
第10項　ビーズミルを使用した表面修飾同時操作
1.化学修飾の必要性
2.ビーズミルによるナノ分散実験
　2.1 実験に使用した微小ビーズ対応ミルの構造、運転動作
　2.2実験条件
　2.3 結果と考察
　　2.3.1 シランカップリング無しの場合の分散性能（分散実験NO.1）
　　2.3.2 分散過程でシランカップリング剤有りの場合の分散性能（分散実験NO.2）
　　2.3.3 視覚観察と紫外可視分光測定の結果（分散実験NO.2）
第3節　粒子合成と表面修飾
第1項　ナノ粒子合成と表面修飾の同時操作(in-situ合成法）
1.超臨界水を利用したin-situ表面修飾法
2.In-situ表面修飾法によるナノ粒子合成
3.表面修飾金属酸化物ナノ粒子の評価
　3.1 ナノ粒子の結晶構造
　3.2 表面修飾と修飾率の評価
　3.3 有機表面修飾分子と結晶化
4.その他の金属酸化物とまとめ
第2項　結晶形状の制御と表面修飾
1.形状制御の意義
2.ナノ粒子の生成機構と形状制御の概念
3.金属ナノ粒子の形状制御
4.イオン結晶ナノ粒子の形状制御


第2章　分散・凝集、付着挙動の設計・制御のためのナノ粒子表面修飾技術とその評価法

1.微粒子、ナノ粒子の付着・分散・凝集挙動制御の重要性
－何故必要か、実際の産業プロセス、製品製造での役割－
2.微粒子、ナノ粒子の分散設計、付着防止が困難な理由
3.凝集・分散、付着性制御に関する基礎理論、基礎的事象の概要
　3.1 DLVO理論に基づく分散設計
　3.2 非DLVO的作用による分散設計
4.微粒子、ナノ粒子の界面設計による分散・凝集・付着状態設計法の実際
　4.1 有機溶媒への分散性設計
　4.2 分散性ナノ粒子のポリマー複合体への応用での留意点と対応策
　4.3 物理的、機械的分散法と表面修飾の同時操作
5.粒子分散・凝集・付着挙動の評価・分析法とその事例
　5.1 ナノ粒子の液中分散・凝集状態の評価法
　5.2 マクロなコロイドプローブAFM法による粒子表面間力評価結果と巨視的なスラリー流動特性の関係


第3章　ナノ粒子表面状態の分析・評価

第1節　ナノ粒子の表面分析　
1.ナノ粒子の機能と表面と分析項目
2.ナノ粒子の物理化学特性と分析手法
3.表面分析手法
4.ナノ計測の国際標準化
第2節　ナノ粒子表面修飾状態分析技術各論
第1項　表面状態の観察と構造評価
(1)TEMによる構造観察　
1.金属ナノ粒子の表面構造
2.有機分子表面修飾金属ナノ粒子の表面状態
3.金属ナノロッドの表面状態
(2)SEM(走査電子顕微鏡）による観察・分析　
1.電子線　
2.原理 
3.特徴
4.SEMの像解釈
　4.1 二次電子の放出
　4.2 コントラスト
　4.3 チャージアップ
5.分析事例
(3)AFMによるナノ粒子表面形態の観察と物性評価　　
1.AFMによるナノ粒子表面形態の観察
2.AFMによるナノ粒子表面柔らかさの評価
3.ビーズミルによるシリカ粒子分散安定性に対するAFM測定
第2項　小角散乱法によるナノ粒子・機能性材料構造解析
1.小角X線散乱法の原理と解析方法
2.表面構造の解析
3.内部構造の解析
4.小角中性子散乱法の特徴
第3項　ゼータ電位による表面状態解析・ナノ粒子の安定性評価　
1.ゼータ電位とは
2.各種表面修飾法とゼータ電位による評価
　2.1 化学的修飾法
　　2.1.1 ｐＨ
　　2.1.2 界面活性剤
　　2.1.3 無機電解質
　　2.1.4 高分子電解質
　　2.1.5 高分子電解質による交互吸着法
　2.2 物理的修飾法
　　2.2.1 高速気流中衝撃法
第4項　IRおよびTG-DTA-MSを用いたナノ粒子表面修飾の解析
1.表面修飾シリカナノ粒子の作製
2.拡散反射IRによる分析
3.TG-DTA-MSによる分析
4.有機－無機ナノコンポジットの比較
第5項　ラマン分光法によるナノ粒子表面修飾状態の解析と応用　
1.ラマン分光法の概要
2.ラマン分光によるカーボンナノ構造の解析
3.表面増強ラマン散乱（SERS）分光法による金属ナノ粒子の表面分析及び化学センシング技術
第6項　XPSによる表面分析とナノ粒子表面修飾状態解析
1.XPSの原理と装置の特徴
2.XPS分析の方法
3.気相化学修飾法によるXPS分析
4.ナノ粒子表面のXPS分析
5.まとめ　
第7項　電導度滴定による微粒子表面の精密解析
1.荷電コロイド粒子の水溶液中での振る舞い
2.硫酸根を有する単分散球状ポリスチレン粒子の合成と精製
3.硫酸根を有する単分散球状ポリスチレン粒子の電導度滴定
第8項　固体NMRを用いた表面修飾の解析　　
1.NMRの基本
　1.1 基本原理
　1.2 装置の概要
　1.3 NMRの特徴
2.固体NMRによるナノ粒子表面修飾状態の測定
　2.1 マジック角回転法
　2.2 測定の基本
　2.3 NMR測定の実際と注意点
3.ナノ粒子表面修飾状態の解析例
　3.1 31P NMRスペクトル
　3.2 13C NMRスペクトル
第9項　動的光散乱を用いた粒子径測定
1.動的光散乱法
2.動的光散乱法での粒子修飾の評価
3.測定の自動化とインライン制御に向けて
第3節　製造現場で行うナノ粒子評価　　
第1項　レーザーとシリコンフォトダイオード（SPD）を使った簡易評価
1.光を使った測定
　1.1 Lambert-Beerの法則
　1.2 測定例：アルコキシド法によるTiO2微粒子合成
第2項　高濃度透明分散を実現するジルコニアナノ粒子分散液「ジルコスター®」の開発
1.ジルコニアナノ粒子の特徴
2.分散液例
3.塗膜物性評価
第3項　ナノ粒子の安定性評価
1.ナノ粒子の一般的物性と安定性
2.表面処理の重要性と表面処理後の電位の挙動について


第4章　ナノ粒子種類別　表面修飾とその評価

第1節　金属ナノ粒子の表面修飾とその評価
第1項　金属微粒子の表面コーティングと機能性の付与
1.金属ナノ粒子・微粒子の有機物による表面コーティング
　1.1 有機物による表面コーティングの構造
　1.2 コーティング構造の解析
2.修飾された有機物のコーティングによる機能化
3.そのほかの機能化の例 
　3.1 分散性の向上
　3.2 高分子保護金属ナノ粒子の耐酸化性
　3.3 選択性の付与
第2項　表面修飾金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴とその応用
1.金属ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴
2.表面修飾金属ナノ粒子によるナノギャップの制御と光学特性
3.２次元金属ナノ粒子シート多層膜の光学特性と応用
第2節　ナノ粒子表面修飾による有機-無機ハイブリッド材料の合成とその評価
1.層状化合物の表面修飾
2.修飾ナノシートの合成
3.ナノ粒子の表面修飾
第3節　炭素材料・ナノカーボンの表面修飾とその評価
1.フラーレンの表面修飾
2.フラーレン誘導体の電子親和力の評価手法
3.カーボンナノチューブの表面修飾
4.グラフェンの表面修飾
第4節　磁性ナノ粒子の表面修飾とその評価　
1.磁性ナノ微粒子の作製および特性
2.RFプラズマによるナノ微粒子の表面化学修飾
3.アミノ基数の定量分析
第5節　シリカナノ粒子の表面修飾とその評価
1.表面化学修飾の必要性
2.シランカップリング剤を用いた表面化学修飾
　2.1 加水分解触媒およびpH
　2.2 処理温度
　2.3 撹拌速度・処理時間
　2.4 種類および添加量
3.表面修飾シリカナノ粒子の分析
4.シリカ/エポキシ ナノコンポジットの作製
第6節　蛍光ナノ粒子の表面修飾
1.蛍光ナノ粒子に対する表面修飾の効果
2.有機分子による表面修飾
3.ガラスによる表面修飾
4.エピタキシャル成長したシェルによる表面修飾
5.親水性／疎水性の制御
第7節　コロイド半導体ナノ粒子の作製、表面修飾と評価
1.コロイド法による半導体ナノ粒子の作製
　1.1 親水性ナノ粒子
　1.2 疎水性ナノ粒子
2.発光効率の評価法
3.半導体ナノ粒子のガラスコートとその効果
　3.1 親水性ナノ粒子の場合
　3.2 疎水性ナノ粒子の場合


第5章　アプリケーション別　ナノ粒子の表面修飾とその評価　

第1節　医療用ナノ粒子に必要な表面修飾、機能化と分散安定化　
1.Auナノ粒子（Auコロイド）の合成
　1.1 還元試薬による方法
　　1.1.1 クエン酸
　　1.1.2 水素化ホウ素ナトリウム、ヒドラジン
　　1.1.3 リン化合物
　　1.1.4 その他の還元試薬
　1.2 その他の方法
2.ナノ微粒子と生体機能分子のカップリング
3.ナノ粒子の分散安定性
第2節　ナノ粒子のバイオセンサ応用と表面への抗体固定
1.バイオセンサとは
2.種々のバイオセンサ
　2.1 不均一系バイオセンサ
　2.2 高機能ナノ粒子を利用したバイオセンサ
　2.3 イムノクロマトグラフィー法
3.抗体修飾方法
　3.1 抗体修飾の評価方法
　　3.1.1 Bradford法
　　3.1.2 配向性の評価
第3節　化粧品におけるナノ粒子の表面修飾とその応用
1.化粧品に用いられるナノ粒子とその表面処理
　1.1 ナノ粒子の種類と特性
　1.2 表面処理の種類と特性
2.化粧品におけるナノ粒子の表面処理の方法と課題
　2.1 ナノ粒子の表面処理方法
　2.2 化粧品への配合における課題
3.化粧品への応用例と評価方法
　3.1 化粧品への応用例
　3.2 化粧品における評価方法
第4節　リチウムイオン二次電池における電極材料のナノ粒子化とその被覆・複合化技術
1.ポリアニオン系正極材料
　1.1 噴霧熱分解法
　1.2 珪酸鉄リチウムの合成とそのナノ粒子化およびカーボン被覆・複合化
　1.3 珪酸マンガンリチウムの合成とそのナノ粒子化およびカーボン被覆・複合化
　1.4 ピロ燐酸鉄リチウムの合成とそのナノ粒子化およびカーボン被覆・複合化
2.シリカ負極材料
　2.1 メカノケミカル-ゾルゲル法によるSiO2/Carbon複合体の合成
　2.2 SiO2/Carbonナノ構造・ナノ複合体の合成と電池特性
第5節　Ruコア／Ptシェルナノ粒子触媒の表面電子構造における粒子径とコアの影響
1.実験方法
　1.1 試料準備
　1.2 透過型電子顕微鏡法とエネルギー分散型X線分光法による解析
　1.3 広域X線吸収微細構造解析
　1.4 放射光軟X線光電子分光法による解析
　1.5 電気化学的評価
2.結果と考察
第6節　導電性ナノインク応用のための新しいナノ粒子表面修飾
1.プリンテッド・エレクトロニクスの背景
2.新しいナノインクの表面処理
第7節　金ナノ粒子の触媒応用と自己組織化単分子膜修飾技術
1.自己組織化単分子膜修飾を通じた金ナノ粒子の二次元配列固定化
2.金ナノ粒子二次元配列を利用した光反応デバイス
3.自己組織化単分子膜修飾金ナノ粒子による酵素様触媒活性
第8節　顔料ナノ粒子における表面修飾の必要性
1.酸化鉄系顔料ナノ粒子
　1.1 ナノサイズ赤色透明酸化鉄粒子の分散性改善
　1.2 ナノサイズ黄色透明酸化鉄粒子の耐熱性向上
　1.3 ナノサイズ透明酸化鉄粒子の多色化
2.高彩度ナノサイズ着色顔料粒子
第9節　光学分野における表面修飾したナノ粒子の応用
1.フォトニック結晶
　1.1 フォトニック結晶とは
　1.2 微粒子と静電相互作用
　1.3 フォトニック結晶とBraggの回折条件
　1.4 フォトニック結晶の応用　
2.その他の応用
　2.1 局在表面プラズモン共鳴
　2.2 コアシェル型ナノ粒子