物質化学工学科



化学システム工学 Chemical Engineering

ナノ粒子・バイオマス・マイクロリアクタ

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Aコース: 化学工学熱力学(3年) | 化学工学基礎(1年)
准教授 宍戸 昌広

〔経歴〕
山形大学工学部卒,工学博士
〔趣味〕
自転車競技(ロード,MTB),運動生理学,渓流釣り,雪の里山歩き,山菜採り,Mac,仲間との宴
〔嫌いなもの〕
Windows,ダラダラと長いもの(挨拶,文章,…)
スタッフ
准教授   宍戸 昌広
技術職員 大竹 哲也
専門分野
化学工学
研究キーワード
ナノ粒子,バイオマス,マイクロリアクタ

研究概要

どんなに素晴らしい基礎研究も「製造プロセス」がないと世の中の役に立ちません。そんな訳で,「製造プロセス」というものを念頭において,全ての研究をやっています。素晴らしい機能を発現するナノ粒子も液中に分散させて化粧品に使われるだけではもったいないので,ガラス基板に規則正しく並べて,何かの素子として使えないかと考えています。 そのためにはきちんと並べるためのコストのかからない製造プロセスが不可欠です。様々な条件をきちんと調えてやれば,コロイド分散系をざっと塗って乾かすだけで,基板上にナノ粒子が規則正しく配列します。

1.ナノ粒子の自己組織化による単粒子膜の調製

注目を集めているナノ粒子ですが,そのままの状態ではサイズが小さすぎて取り扱いが難しく,用途は限られます。 ナノ粒子をガラス板の上などにギッシリと一層に敷き詰められたら,プラスアルファの面白い機能がでてくるかもしれません。 でも,一個一個並べたら気の遠くなるほどの時間が掛かります。ナノ粒子が勝手に自分自身で並ぶような環境を作ってやればいいことになります(自己組織化現象)。 ここでは,そのための方法を検討してます。例として,水面上で「ナノ」よりは少し大きめの粒子を並べてみました。さらに,金のナノ粒子も並べてみました。

    

水面上に形成した粒子膜(干渉色が見える)(左),ガラス板上に転写した粒子膜(粒子の直径は0.7ミクロン)(中央),金ナノ粒子の粒子膜(粒子直径は5-7nm)(右)

2.マイクロリアクタによるナノ粒子の合成

化学工学を学んだプロセスエンジニアにとって,「試験管」で出来た反応をコンビナートサイズにすることが主たる仕事でした(スケールアップと言います)。 しかし,そのための開発期間と費用はバカにならず,その経費は製品コストに上乗せされます。21世紀を目前にして面白い考え方が出されました。 「試験管」で出来たのなら無理に大きくしないで,試験管の数を増やせばいいというものです。スケールアップに対するナンバリングアップという考え方とマイクロリアクタの登場です。 小さい故に,安全性,省エネ,省資源のプロセスが構築できる可能性が見えてきました。現在,注目を集めている環境調和型の化学プロセスです。 ここでは,主に反応晶析で銀ナノ粒子を作っています。出来た銀ナノ粒子は,「ナノインク」の原料に使われます。