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Surface modification of Ag nanoparticles and their substrates for high sensitive plasmonic sensors

用于高灵敏度等离子体传感器的银纳米粒子及其基底的表面修饰

基本信息

批准号：
21K04830
负责人：
高廣克己
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、十分制御された環境下に置かれた銀ナノ粒子（Ag NPs）の化学的安定性と高強度LSPR回復・維持の可能性を示し、特殊凹凸加工されたガラス基板上に表面修飾されたAg NPsを三次元高密度配列させる。それを使って、実用に耐え得る高感度VOCセンサーを実際に作成することで、本手法（銀ナノ粒子表面修飾と基板特殊加工）の有用性を実証することを目的とした。また、研究代表者が見出したプラズマ曝露によるナノ粒子表面清浄化機構およびイオンビーム誘起ガラス変形機構を解明し、学術的知見を得ることを第二の目的とした。このうち本年度では、銀ナノ粒子の表面修飾に注力した。DCスパッタ蒸着により、透明石英板上にAgナノ粒子凝集体（Ag NPs/SiO2）を作製し、7日間真空中に保管した。Ag NPs/SiO2に対して、30 keV Heイオンを照射した。照射・未照射試料に対して、紫外可視光吸収分光を行った。また、分光器用セル内へのVOC液滴（エタノール、アセトン、ブタノールなど）滴下前後の光吸収スペクトルの変化から、VOC蒸気応答性を評価した。その結果、イオン照射したAgナノ粒子凝集体において、プラズモン吸収帯の尖鋭化に起因したVOC蒸気応答性の向上を示すことができた。また、低圧Arプラズマ曝露によってもプラズモン吸収帯の尖鋭化を実現することができた。プラズマ発光分光の結果、低圧プラズマ中に存在する数十電子ボルトのエネルギーをもつ電子のAgナノ粒子表面への照射によって、Agナノ粒子表面の化合物・汚染物層が還元、清浄化され、プラズモン吸収帯が尖鋭化したと結論できた。

This study shows the chemical stability and the possibility of high strength LSPR recovery and maintenance of silver nanoparticles (Ag NPs) in a controlled environment. Special surface modification of Ag NPs on a substrate is also carried out. This method is useful for manufacturing high sensitivity VOC with high resistance and special processing of silver particles The second purpose of this study is to understand the mechanism of particle surface cleaning and to understand the mechanism of particle surface cleaning and to understand the mechanism of particle surface cleaning and to understand the mechanism of particle surface cleaning and particle surface cleaning. This year, attention was paid to the surface modification of silver particles. The DC space is steamed and the Ag NANO particle aggregates (Ag NPs/SiO2) are made on a transparent quartz plate and stored in a vacuum for 7 days. Ag NPs/SiO2 irradiation at 30 keV Irradiation and non-irradiation of the sample, ultraviolet visible light absorption spectroscopy Evaluation of VOC vapor responsivity before and after dropping VOC droplets in the spectrometer As a result of this, the concentration of Ag particles in the sample was increased, and the absorption of VOC was increased. Low pressure argon exposure and sharpening of the absorption band The results of light emission spectroscopy, the existence of dozens of electrons in the low voltage laser, the existence of electrons on the surface of Ag particles, the irradiation of Ag particles, the reduction of compounds on the surface of Ag particles, the degradation of contaminants, the sharpening of absorption bands, and the conclusion.