銀ナノ粒子独自の光学的、電気的、熱的特性を備えており、太陽光発電から生物学的センサーや化学センサーに至るまでの製品に組み込まれています。例としては、高い導電性、安定性、低い焼結温度を実現する銀ナノ粒子を利用した導電性インク、ペースト、フィラーなどがあります。追加の用途には、これらのナノ材料の新しい光学特性を利用する分子診断や光デバイスが含まれます。銀ナノ粒子を抗菌コーティングに使用する用途がますます一般的になり、多くの繊維製品、キーボード、創傷被覆材、生物医学機器には、細菌から保護するために低レベルの銀イオンを継続的に放出する銀ナノ粒子が含まれています。

銀ナノ粒子光学特性

銀ナノ粒子の光学特性をさまざまな製品やセンサーの機能部品として利用することへの関心が高まっています。銀ナノ粒子は光の吸収と散乱において非常に効率的であり、多くの染料や顔料とは異なり、その色は粒子のサイズと形状に依存します。銀ナノ粒子と光との強い相互作用は、特定の波長の光で励起されると金属表面の伝導電子が集団振動するため発生します (図 2、左)。表面プラズモン共鳴 (SPR) として知られるこの振動は、異常に強い散乱特性と吸収特性をもたらします。実際、銀ナノ粒子は、物理的な断面積よりも最大 10 倍大きい実効消光 (散乱 + 吸収) 断面積を持つ可能性があります。強い散乱断面積により、100 nm 未満のナノ粒子を従来の顕微鏡で簡単に視覚化できます。60 nm の銀ナノ粒子に白色光を照射すると、暗視野顕微鏡下では明るい青色の点光源散乱体として見えます (図 2、右)。明るい青色は、450 nm の波長でピークに達する SPR によるものです。球状銀ナノ粒子のユニークな特性は、粒子サイズと粒子表面近くの局所屈折率を変更することによって、この SPR ピーク波長を 400 nm (紫色光) から 530 nm (緑色光) まで調整できることです。棒状または板状の銀ナノ粒子を生成することにより、SPR ピーク波長を電磁スペクトルの赤外領域にさらに大きくシフトすることができます。

銀ナノ粒子の応用

銀ナノ粒子多くの技術で使用されており、望ましい光学的、導電的、抗菌的特性を利用した幅広い消費者製品に組み込まれています。

• 診断用途: 銀ナノ粒子は、銀ナノ粒子材料を定量的検出のための生物学的タグとして使用できるバイオセンサーおよび多数のアッセイで使用されます。
• 抗菌用途: 銀ナノ粒子は、抗菌特性を目的として、アパレル、履物、塗料、創傷被覆材、器具、化粧品、プラスチックに組み込まれています。
• 導電性アプリケーション: 銀ナノ粒子は導電性インクに使用され、複合材料に組み込まれて熱伝導性と電気伝導性を高めます。
• 光学用途: 銀ナノ粒子は、光を効率的に収集し、金属増強蛍光 (MEF) や表面増強ラマン散乱 (SERS) などの強化された光学分光法に使用されます。