(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる中心部と、
前記中心部を取り囲むように前記中心部の表面に形成され、無機物質および伝導性ポリ
マからなる周辺部を含み、全体としてナノスケールであることを特徴とするナノ複合体。
【請求項２】
前記金属は還元性金属であることを特徴とする請求項１に記載のナノ複合体。
【請求項３】
前記金属は、銀、銅、金、白金およびニッケルからなる群から選択された少なくとも１
つを含むことを特徴とする請求項２に記載のナノ複合体。
【請求項４】
前記無機物質は珪素（Ｓｉ）含有物質であることを特徴とする請求項１に記載のナノ複
合体。
【請求項５】
前記伝導性ポリマは、ポニアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリインドール
、ポリアセンチレンおよびこれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも１つのポ
リマを含むことを特徴とする請求項１に記載のナノ複合体。
【請求項６】
前記周辺部を形成する伝導性ポリマおよび無機物質は、順次に取り囲む構造を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載のナノ複合体。
【請求項７】
前記伝導性ポリマおよび前記無機物質は、少なくとも一部が互いに化学的に結合されて
いることを特徴とする請求項１に記載のナノ複合体。
【請求項８】
金属からなる中心部と、前記中心部を取り囲むように前記中心部の表面に形成され、無
機物質および伝導性ポリマからなる周辺部を含み、全体としてナノスケールであるナノ複
合体の製造方法であって、
金属前駆体化合物、伝導性モノマーおよび無機塩を混合して反応溶液を備えるステップ
と、
前記反応溶液にガスを注入して前記反応溶液をバブリングするステップと、
前記バブリングされた反応溶液に放射線を照射するステップと、
を含むことを特徴とするナノ複合体の製造方法。
【請求項９】
前記金属前駆体化合物は、銀、金、銅、ニッケル、白金およびパラジウムの金属塩から
なる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８に記載のナノ複合
体の製造方法。
【請求項１０】
前記伝導性モノマーは、アニリン、チオフェン、ピロル、インドール、アセチレンおよ
びこれらの誘導体からなる群から選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求
項８に記載のナノ複合体の製造方法。
【請求項１１】
前記無機塩は、珪素（Ｓｉ）含有の無機塩であることを特徴とする請求項８に記載のナ
ノ複合体の製造方法。
【請求項１２】
前記放射線はガンマ線を含むことを特徴とする請求項８に記載のナノ複合体の製造方法
。
【請求項１３】
常温で行われることを特徴とする請求項８に記載のナノ複合体の製造方法。
【請求項１４】
前記ガスは窒素ガスを含むことを特徴とする請求項８に記載のナノ複合体の製造方法。
【請求項１５】
前記反応溶液は、溶媒１００重量部に対して金属前駆体化合物０．１〜１．０重量部、
伝導性モノマー０．１〜１．０重量部、および無機塩０．１〜１．０重量部を含むことを
特徴とする請求項８に記載のナノ複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝導性ナノ複合体およびその伝導性ナノ複合体の製造方法に関し、より詳しくは、安定性および伝導性が向上した伝導性ナノ複合体および工程が単純化した伝導性ナノ複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現存する大部分の伝導性材料は構造上、一般の水溶液で容易にイオン化されて不安定な反応性を表し、これ以上のナノ複合体としての機能を行なうことができない問題がある。
【０００３】
特に、従来における伝導性材料の合成には、大きくエクスシチュ（Ｅｘ−ｓｉｔｕ）工法とインシチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）工法が用いられたが、このような製造方法は製造ステップが複雑であり、長時間が要されると共に工程コストが高く、ナノレベルの構造および形状の制御が困難であると知られている。
【０００４】
また、従来は金属ナノ粒子の製造にポルリビニルピロリドン（ＰＶＰ）が必須に用いられたが、単価が高いという短所があり、代替材料の必要性が浮び上がっている。さらに、一般的に伝導性高分子の電気伝導度値を測定したり、または電気伝導度を向上させるためにはカンファースルホン酸（ＣＳＡ：ｃａｍｐｈｏｒｓｕlfｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）やドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ：ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）のようなドーパントを必須に使用しなければならなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述したような問題点を勘案したものであり、その目的は、安定性および伝導性が向上した伝導性ナノ複合体および製造工程が画期的に改善された伝導性ナノ複合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る伝導性ナノ複合体は、金属からなる中心部と、この中心部を取り囲むように中心部の表面に形成され、無機物質および伝導性ポリマからなる周辺部を含み、全体としてナノスケールである。
【０００７】
本発明の他の側面に係る伝導性ナノ複合体の製造方法は、金属からなる中心部と、この中心部を取り囲むように中心部の表面に形成され、無機物質および伝導性ポリマからなる周辺部を含み、全体としてナノスケールであるナノ複合体の製造方法であって、金属前駆体化合物、伝導性モノマーおよび無機塩を混合して反応溶液を備えるステップと、反応溶液にガスを注入して反応溶液をバブリングするステップと、バブリングされた反応溶液に放射線を照射するステップとを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る伝導性ナノ複合体は構造的に安定性が高いだけでなく伝導性が大きく向上した。
【０００９】
本発明に係る伝導性ナノ複合体の製造方法によれば、同時に同じ空間でナノ複合体を製造することができるため工程手続きが早くて安全であり、製造コストを節減することができ、ナノ複合体の大きさおよび構造の制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る有無機ナノ複合体およびその製造過程を示す図である。
【図２】実施形態において反応溶液にガンマ線照射を終了した後の写真である。
【図３】実施形態において製造された上澄液および沈殿物に対するＦＥ−ＳＥＭイメージである。
【図４】実施形態において製造された上澄液および沈殿物に対するＦＥ−ＳＥＭイメージおよびＥＤＸ結果である。
【図５】５００ｎｍおよび１００ｎｍスケールにおけるＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体のＦＥ−ＳＥＭイメージである。
【図６】５０ｎｍ、１００ｎｍおよび１０ｎｍスケールにおけるＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体のＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）の分析結果である。
【図７】ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体およびＮＳＳに対するＵＶ／ＶＩＳスペクトル結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る伝導性ナノ複合体に対して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る伝導性ナノ複合体およびその製造方法を示す概念図である。
【００１３】
図１に示すように、伝導性ナノ複合体１００は金属からなる中心部１５０と、中心部１５０の表面に該中心部１５０を取り囲むように形成されて伝導性ポリマ１６２および無機物質１６４からなる周辺部１６０を含む。
【００１４】
中心部１５０は還元性金属を含む。例えば、中心部１５０は、銀、銅、金、白金、パラジウム、ニッケルなどの還元性金属を含んでもよい。周辺部１６０は、伝導性ポリマ１６２および無機物質１６４からなり、伝導性ポリマ１６２と無機物質１６４は少なくとも一部が互いに化学的に結合している。例えば、伝導性ポリマ１６２および無機物質１６４がクロスリンク（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ）された複合的な構造を有するか、順次に取り囲む構造を有してもよい。
【００１５】
伝導性ポリマ１６２はパイ電子主鎖（π  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｂａｃｋｂｏｎｅ）を有する伝導性ポリマを含む包括的な概念であって、ポニアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリインドール、ポリアセンチレン、およびこれらの誘導体などを含む。
【００１６】
無機物質１６４は、伝導性の調節および金属ナノ粒子の安定化、固定化のために用いられることによって、例えば、無機物質としてシリカ、シリコンなどの珪素（Ｓｉ）含有物質あるいはメタロイド化合物などを用いてもよい。
【００１７】
ＳＥＭ／ＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ／Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）の分析結果、本発明の伝導性ナノ複合体１００は直径１〜１００ｎｍの概して均一な球形粒子の状態である。
【００１８】
以下は、本発明に係る伝導性ナノ複合体の製造方法について詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係る伝導性ナノ複合体１００は、金属前駆体化合物１２０、伝導性モノマー１１０および無機塩１３０を混合して反応溶液を備えるステップと、反応溶液にガスを注入して反応溶液をバブリングするステップと、バブリングされた反応溶液に放射線を照射するステップとを経て製造され得る。
【００２０】
反応溶液を備えるステップは、具体的に金属前駆体化合物１２０、伝導性モノマー１１０、および無機塩１３０をそれぞれ備えるステップからなり得る。
【００２１】
金属前駆体化合物１２０には、銀、金、銅、ニッケル、白金およびパラジウムなどの金属塩を含み、例えば、硝酸銀、硫酸銀、塩化銀、塩化銅、硝酸銅および硝酸ニッケルなどを含む。伝導性モノマー１１０には、アニリン（ａｎｉｌｉｎｅ）、チオフェン（ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ピロル、インドール（ｉｎｄｏｌｅ）、アセチレン（ａｃｅｔｙｌｅｎｅ）およびこれらの誘導体などを含む。無機塩１３０には、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＯ３）などのシリコン含有金属塩を含む。
【００２２】
前記反応溶液は、溶媒１００重量部に対して金属前駆体化合物０．１〜１．０重量部、伝導性モノマー０．１〜１．０重量部、無機塩０．１〜１．０重量部を含む。
【００２３】
金属前駆体化合物１２０、伝導性モノマー１１０および無機塩１３０がそれぞれが備えられた後これを混合する。このとき、混合が十分に行なわれる程度でよいため、その混合時間に別の制限はない。反応溶液を混合した後には常温で定置させる。
【００２４】
その後、反応溶液にガスを注入して反応溶液をバブリングする。ガスは反応溶液をバブリングするために用いられることによって、窒素などのような非活性ガスを用いてもよい。バブリング時間は、バブリングが十分に行なわれる程度でよいが、作業性および工程効率性を考慮して約５分〜３０分の間に行われることがよい。
【００２５】
その後、バブリングされた反応溶液に放射線を照射するが、放射線の種類に別の制限はないが、例えば、ガンマ線を照射してもよい。
【００２６】
［実施形態］
３次蒸留水に一定濃度の硝酸銀（ＡｇＮＯ３）、アニリン単量体、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＯ３）およびイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を順次に入れて攪拌した。反応溶液を常温で約１時間３０分ほど定置させた後、反応溶液に窒素ガスを注入して約３０分間バブリングさせた。バブリングさせた反応溶液にガンマ線を照射し、ガンマ線の総照射量は３０ｋＧｙであった。
【００２７】
図２は、ガンマ線照射を終了した後の写真である。
【００２８】
図２に示すように、ガンマ線を照射した後には濃厚な茶色の水溶液状態であった（図２ａ）。２５℃で２０分間、３８００ｒｐｍに遠心分離したところ、ＮＳＳ−ＰＡＩ（Ｎａｎｏ  ｓｉｌｖｅｒ  ｓｉｌｉｃａ  ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）物質が層分離を見せる水溶液状態であり（図２ｂ）、遠心分離によって茶色の上澄液（図２ｃ）と黒い色の沈殿物（図２ｄ）に分離することができた。
【００２９】
ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体のＳＥＭ／ＥＤＸおよびＴＥＭ分析
ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体の形態および構造同定の再現性を確認するために、ＦＥ−ＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＵ−７０、ＨＩＴＡＣＨＩ、ＪＡＰＡＮ）とＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析を行った。
【００３０】
合成されたＮＳＳ−ＰＡＩ物質を遠心分離によって上澄液と沈殿物とに分離した。上澄液はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）ガラス上に落とした後、６４℃で１日間に温風乾燥させ、沈殿物は６４℃で１日間に温風乾燥させて、きれいな粒子状態で準備した。
【００３１】
図３は上澄液（図３ａ）と沈殿物（図３ｂ）に対するＦＥ−ＳＥＭイメージであり、図４は上澄液（図４ａ）と沈殿物（図４ｂ）に対するＦＥ−ＳＥＭイメージおよびＥＤＸデータである。
【００３２】
図３および図４に示すように、ＦＥ−ＳＥＭ／ＥＤＸの結果、上澄液の場合（図３および４ａ）表面がフィルム形態がなめらかなものと観察され、ナノ粒子および銀ナノ粒子と推定される形態を確認することができなかった。主に、沈殿物（図３および図４ｂ）でＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体粒子を確認することができた。
【００３３】
図５は、５００ｎｍ（図５ａ）および１００ｎｍ（図５ｂ）のスケールにおけるＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体のＦＥ−ＳＥＭイメージである。図５に示すように、ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体は約３０ｎｍ大きさを有する球形の粒子であることが確認できる。
【００３４】
図６は、５０ｎｍ（図６ａ）、１００ｎｍ（図６ｂ）および１０ｎｍ（図６ｃ）のスケールにおけるＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体のＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）の分析結果である。図６に示すように、ＴＥＭの分析結果からＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体の構造は中心部に銀ナノ粒子があり、その表面をポニアニリンとシリカが少なくとも一部が互いに化学的に結合されていることが確認できる。
【００３５】
ＮＳＳ−ＰＡＩ（Ｎａｎｏ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）ナノ複合体の吸収スペクトル照射
実施形態において収得された沈殿物をエタノール溶媒に入れて超音波破砕機（５５１０Ｅ−ＤＴＨ、ＢＲＡＮＳＯＮ  ＵＬ  ＴＲＡＳＯＮＩＣＳ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ、ＵＳＡ）を用いて１時間程超音波分散させた後、ＵＶ／ＶＩＳ分光光度計（ＧＥＮＥＳＹＳ  １０−Ｓ、ＴＨＥＲＭＯ  ＥＬＥＣＴＲＯＮ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ、ＵＳＡ）を用いて吸収スペクトルを照射した。
【００３６】
図７は、ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体およびＮＮＳ（Ｎａｎｏ  ｓｉｌｖｅｒ  ｓｉｌｉｃａ）に対するＵＶ／ＶＩＳスペクトルの結果である。図７ａはＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体のＵＶ／ＶＩＳスペクトル結果であり、図７ｂはＮＳＳのＵＶ／ＶＩＳスペクトルの結果である。
【００３７】
図７に示すように、２つの物質が互いに異なる傾向性を見せていることが分かる。ＮＳＳの場合（図７ｂ）、銀ナノ粒子でナノ金属粒子特有の表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を有するため、約４２０ｎｍで銀ナノ粒子の吸収ピークを確認でき、これは２０ｎｍ大きさの銀ナノ粒子が存在することを示す。ＮＳＳ−ＰＡＩの場合（図７ａ）、４００ｎｍ範囲の波長で吸収ピークが見られず、ポニアニリンのπ−π転移によって約３７０ｎｍで広い吸収ピークを確認することができるが、これはＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体が複合構造からなっていることを示す。
【００３８】
ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体の電気伝導度測定
ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体の電気伝導度を測定するために、きれいな粒子状態に準備して直径１４ｎｍの円形ペレット（ｐｅｌｌｅｔ）で製造した後、２．５トンの圧力で１次圧力を行い、５トンの荷重で約１分間圧力を加えた。測定法はホール効果（ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ）を用いて行い、装備はＫ４２００ＳＣＳ（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＵＳＡ）を用いた。
【００３９】
ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体の電気伝導度はポニアニリン（ＰＡＩ）、ＮＳＳ（Ｎａｎｏ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｓｉｌｉｃａ）、銀ナノ粒子およびシリカと比較測定した結果を表１に表す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体は、ポルリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の代わりにアニリンを用いた点でＮＳＳと違いがある。伝導性高分子の電気伝導度を向上させるためにドーパントを用いることが一般的であるが、ＮＳＳ−ＰＡＩナノ複合体はドーパントを使用しなくても最大２２３Ｓ／ｃｍの電気伝導度値を示し、結果的に、ＮＳＳに比べて電気伝導度を約１０１１倍向上させる結果をもたらしたことが確認できる。
【図１】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005578175.tif 000008
【図６】
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