Development of surface-enhanced near-infrared multiplex stimulated Raman spectrometer and its application to elucidation of dynamic structure of photosystem

表面增强近红外多重受激拉曼光谱仪的研制及其在阐明光系统动态结构中的应用

• 批准号: 21K04984
• 负责人: 高屋 智久
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Toyama Prefectural University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04984/
• 关键词: 誘導ラマン散乱; コヒーレントアンチストークスラマン散乱; 近赤外; 金ナノ粒子; 誘導ラマン分光; 白色光発生; 表面増強ラマン散乱; 非破壊分析; 光化学系

本研究課題の目的は、可視光に敏感な試料の構造，物性，および機能を分子レベルで計測するための高感度近赤外ラマン分光計を開発することである。当該年度は近赤外誘導ラマン分光計の完成、および金ナノ粒子の作製と評価の完了を目標とした。トルエンなどの一般的な有機溶媒に2本の近赤外レーザー光（ラマンポンプ光・プローブ光）を照射し、誘導ラマン散乱によるプローブ光の強度変化をInGaAsアレイ検出器で計測する実験を行ったが、誘導ラマン散乱に由来する強度変化信号は検出されなかった。そこで、同じ情報を有する別の非線形ラマン効果（コヒーレントアンチストークスラマン散乱）を観測することとした。電子冷却型CCD検出器を用いることにより、トルエンによるコヒーレントアンチストークスラマン散乱光が波数700-1600 cm-1の領域で明瞭に観測された。また、他の有機溶媒や、水溶液中の多原子イオンなどによる散乱信号も観測可能であることを確認した。分光計の計測試験と並行して、金ナノ粒子の作製と評価を行った。既報をもとにロッド状の金ナノ粒子を合成し、可視・金赤外分光計を用いて光吸収特性を調べた。合成反応の最終段階で加える還元剤について、滴下の開始時間が遅い場合には吸収極大波長がおよそ800 nmに現れたのに対し、早い場合には吸収極大波長が長くなった。本研究で用いるレーザーの波長（1064 nm）において強い表面増強効果を有する金ナノ粒子を得るには、還元剤を直ちに滴下するほうがよいと予想される。金ナノ粒子の長軸方向の長さを透過型電子顕微鏡で確認したところ、滴下の開始時間が遅い場合のほうが長かった。滴下の開始時間を早くした場合には粒子の長軸方向の長さが減少したが、長軸方向の端を互いに向かい合わせにして並ぶ集合構造が形成されていた。この集合構造により、光吸収の極大波長が長くなったと考えられる。

The purpose of this study is to develop a high sensitivity near-infrared spectrometer for the measurement of the structure, properties, and functions of visible light sensitive samples. When the year is near the completion of the red induction spectrometer, the production and evaluation of gold particles are completed. The intensity of light changes when the organic solvent is irradiated and induced to scatter. The intensity of light changes when the organic solvent is irradiated and induced to scatter. The intensity of light changes when the organic solvent is irradiated and induced to scatter. The same information is available in different non-linear shapes. Electron-cooled CCD detector is used in the field of scattered light with wave number of 700-1600 cm-1. Scattered signals in other organic solvents and aqueous solutions can be detected and confirmed. Spectrometer measurement and evaluation of particle fabrication It is reported that the optical absorption characteristics of gold particles in the shape of a crystal are adjusted by using a visible gold spectrometer. In the final stage of synthesis, the absorption maximum wavelength is 800 nm, and in the early stage, the absorption maximum wavelength is long. In this study, the wavelength (1064 nm) of the laser beam was used to enhance the surface intensity of the laser beam. The length of the long axis direction of the gold particles is determined by a transmission electron microscope, and the start time of the drop is determined by a transmission electron microscope. When the start time of the drop is early, the length of the particle in the long axis direction decreases, and the end of the long axis direction decreases. Due to this collective structure, the extremely long wavelength of light absorption can be considered.

项目成果

Torsional relaxation dynamics of vinylene groups in photoexcited MEH-PPV as studied by time-resolved resonance stimulated Raman spectroscopy in the 900-1500 nm region

通过时间分辨共振受激拉曼光谱在 900-1500 nm 区域研究光激发 MEH-PPV 中亚乙烯基的扭转弛豫动力学

• DOI: 10.1016/j.cplett.2022.139779
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemical Physics Letters
• 影响因子: 2.8
• 作者: Tomohisa Takaya;Masanori Shinohara;Koichi Iwata
• 通讯作者: Koichi Iwata