金作爲一種穩定的觸媒，能夠在自身不發生變化的情況下促進化學反應，因此在能量轉換和去除環境污染物等領域的應用備受期待。金本身是一種反應性較低的金屬元素，但有研究發現，如果將其製成粒徑爲1奈米～100奈米（1奈米等於10億分之1米）的「金奈米粒子」微粒，則會顯示出較高的反應性。然而，由於金奈米粒子在溶液中容易凝聚成大粒子，因此在催化反應的條件下很難保持穩定性。
傳統的水溶液合成方法可以製備出由金屬氧化物奈米團簇保存的微小金奈米粒子，但其穩定性較低。透過使用水和甲苯的兩相系統溶液，可以合成出兼具高反應性和穩定性的金奈米粒子。
東京大學研究生院工學系研究科的鈴木康介副教授、研究生夏康等人組成的研究團隊開發出了一種即使在溶液内的催化反應中也能保持穩定的粒徑3奈米左右的小型金奈米粒子。研究人員使用多個金屬原子透過氧原子結合而成的「金屬氧化物奈米團簇」作爲保存劑，成功合成出了具有優秀催化活性的金奈米粒子。
該研究使用了互不相溶的水和甲苯組成的兩相系統溶液。在將金離子和金屬氧化物奈米團簇溶於水後，加入相轉移劑使金離子轉移到甲苯中，然後在除去水的甲苯中加入還原劑。結果表明，透過這種方法能夠合成一種不僅在溶液中表現出優秀催化反應能力，而且經過一年時間，金奈米粒子仍能不改變大小，保持了高度穩定性。研究開發出的金奈米粒子可用作醇的氧化反應觸媒，並以超過90%的高產率生成醛。它在醇以外的有機化合物的氧化反應中也表現出優秀的催化能力，預計可以在減輕環境負荷的條件下合成醫藥物和化學品。此外，除了金，釕、錸、銠等貴金屬也可合成奈米粒子，因此該技術有望應用於觸媒、感測器、半導體等領域。（TEXT：原 繪里香）
原文：JSTnews 2024年5月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
