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アイテム
発光ナノ材料の合成と物理化学：色素をドーピングおよび色素をド ーピングしないシリカナノ粒子、ならびにカーボンドットを包含した リン酸カルシウム
http://hdl.handle.net/10258/0002000342
http://hdl.handle.net/10258/0002000342705bfcb6-8f22-47d4-a874-4ba379413acf
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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A546.pdf (7.5 MB)
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A546_summary.pdf (131 KB)
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| Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||||||
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| 公開日 | 2025-06-12 | |||||||||
| エンバーゴ | ||||||||||
| 日付 | 2028-04-01 | |||||||||
| 日付タイプ | Available | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| タイトル | Synthesis and Physical Chemistry of Luminescent Nanomaterials: Dye-Doped and Dye-Free Silica Nanoparticles and Carbon Dot- Encapsulated Calcium Phosphate Salts | |||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| タイトル | 発光ナノ材料の合成と物理化学：色素をドーピングおよび色素をド ーピングしないシリカナノ粒子、ならびにカーボンドットを包含した リン酸カルシウム | |||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 言語 | ||||||||||
| 言語 | eng | |||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_db06 | |||||||||
| 資源タイプ | doctoral thesis | |||||||||
| アクセス権 | ||||||||||
| アクセス権 | embargoed access | |||||||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_f1cf | |||||||||
| 著者 |
Noor, E Ashrafi
× Noor, E Ashrafi
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| 抄録 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||
| 内容記述 | 本論文では、環境科学、産業、生物学の各分野における応用が期待される発光性ナノ材料 の合成と物理化学的な特性の研究を行った。 ピレンをドープしたシリカナノ粒子（PSNPs）をマイクロエマルション法を用いて合成し た。ナノ粒子は平均サイズ約72 nm の球状であり、エキシマー発光を示した。蛍光量子収率 は27%であった。PSNPs の蛍光特性が水中酸素濃度によって変化することを明らかにし、溶 存酸素濃度の測定や水質モニタリングのためのセンサーとしての応用が期待される。さら に光励起により一重項酸素が発生することを明らかにし、光触媒作用や抗菌作用への応用 の可能性が示された。 窒素雰囲気下で様々な温度でシリカナノ粒子を焼成して室温リン光発光材料を作成した。 合成した材料に365 nm の励起光を照射するとリン光を肉眼でも確認できた。発光のメカニ ズムとして、シリカマトリックス中に存在する炭素原子により生成する欠陥に起因した発 光の可能性がある。本研究で開発したナノ粒子は、長寿命の発光を示す安定な材料としてバ イオイメージング、バイオセンシング、偽造防止技術などへの応用が考えられる。 リン酸カルシウムに蛍光発光体としてカーボンドット（CDs）を包含することにより、蛍 光性リン酸カルシウムを作成した。カルシウム源として様々なカルシウム塩、およびリン酸 を使用し、共沈法により蛍光性リン酸カルシウムを作成した。XRD およびFTIR によりブル シャイトおよびハイドロキシアパタイトの生成を確認した。365 nm の励起光で光励起する とCDs 由来の青色の蛍光が観測された。本研究で作成した蛍光ナノ材料は、生体適合性、生 分解性を有していることから、バイオイメージングやバイオセンシングへの応用に理想的 な材料であると考えられる。 総括として、本研究では発光性ナノ材料を合成し、その構造および物理化学的な特性の評 価を行い、多機能性と安定性を有することを明らかにした。多機能性と安定性を材料に付与 することは材料工学の分野における重要な課題であると考えられる。また本研究で合成さ れたナノ材料は、生物学において酸素センシング、バイオイメージングなどへの応用が期 待されるとともに、光触媒反応を利用した工業廃水処理などを通して実社会における応用 の可能性が示されている。 |
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| 言語 | ja | |||||||||
| 抄録 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||
| 内容記述 | The synthesis and photophysical properties of various luminescent nanomaterials with potential applications across environmental, industrial, and biomedical fields were studied. Pyrene-doped silica nanoparticles (PSNPs) were synthesized using a water-in-oil microemulsion method, embedding pyrene within a silica matrix. Characterization techniques confirmed the formation of spherical particles with an average size of 72 nm and a quantum yield of 27% for excimer emission. The fluorescence property of PSNPs changed with oxygen concentration dissolved in water, enabling oxygen monitoring, which is beneficial for measuring dissolved oxygen concentration, monitoring water quality and so on. The singlet oxygen generation upon photoexcitation highlights their potential in photocatalysis and antibacterial applications. Room temperature phosphorescence (RTP) materials were prepared using silica nanoparticles heated under a nitrogen atmosphere at various temperatures. The nanoparticles showed RTP which was visible to the naked eye after the excitation light at 365 nm was turned off. This RTP may be attributed to carbon substitutional defects within the silica lattice. Stable long-lasting luminescence of nanoparticles prepared in this study is suitable for applications in bioimaging, biosensing, and anti-counterfeiting technologies. Fluorescent calcium phosphates were prepared by encapsulating carbon dots (CDs) as fluorescent emitters. Using calcium salts as calcium sources, and phosphoric acid, the fluorescent calcium phosphates were produced via a co-precipitation method. XRD and FTIR confirmed the formation of brushite and hydroxyapatite. The calcium phosphates exhibited blue fluorescence under the excitation light at 365 nm, originating from the CDs. Their biocompatibility and fluorescence characteristics make them suitable for biomedical applications, particularly in bioimaging and biosensing, where materials need to be safe, degradable, and interact well with biological systems. Overall, advanced luminescent nanomaterials which were synthesized and characterized in this study possess multifunctionality and stability. These are challenging properties in the field of materials engineering. The nanomaterials synthesized in this study show potential for real-world applications such as oxygen sensing and bioimaging in biology, and waste water treatment using photocatalysis reactions in industry. |
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| 言語 | en | |||||||||
| 学位授与機関 | ||||||||||
| 学位授与機関識別子Scheme | kakenhi | |||||||||
| 学位授与機関識別子 | 10103 | |||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 学位授与機関名 | 室蘭工業大学 | |||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 学位授与機関名 | Muroran Institute of Technology | |||||||||
| 学位名 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 学位名 | 博士（工学） | |||||||||
| 学位の種別 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 値 | 課程博士 | |||||||||
| 学位授与番号 | ||||||||||
| 学位授与番号 | 甲第546号 | |||||||||
| 報告番号 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 値 | 甲第546号 | |||||||||
| 学位記番号 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 値 | 博甲第546号 | |||||||||
| 研究科・専攻 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 値 | 工学研究科 | |||||||||
| 学位授与年月日 | ||||||||||
| 学位授与年月日 | 2025-03-24 | |||||||||
| 著者版フラグ | ||||||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||||||
