Fabrication of Cooperative Multiple Plasmonic Structures Using Metal Nanoparticle-Grating and Their Organic Photo-electronic device Applications

金属纳米颗粒光栅协同多重等离子体结构的制备及其有机光电器件应用

• 批准号: 20H02601
• 负责人: 馬場 暁
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02601/
• 关键词: 有機光・電子デバイス; 表面プラズモン; 金属ナノ粒子; 格子構造; 有機太陽電池; センサ; 金量子ドット; プラズモン; 金属微粒子

本研究では、局在プラズモン・伝搬プラズモン・量子効果が協働する著しい光電場増強現象が得られるプラズモニック構造を創出し、理論的にメカニズムを解明した上で高効率・高感度な新規有機光・電子デバイスの提案を行うことを目的としている。この目的に対して、今年度は局在表面プラズモン励起による増感効果を利用した、非フラーレン型有機薄膜太陽電池の作製と評価を行った。非フラーレンアクセプタを用いたPM:Y6有機太陽電池では光吸収が近赤外域まであるため、近赤外域での光吸収をさらに増強するため、局在プラズモン励起が近赤外いきにある金ナノロッドを使用した。この結果、可視域のみに局在プラズモン励起が起こる金微粒子を用いた場合に比べて、有機太陽電池の効率の向上が観測された。さらに、伝搬型表面プラズモンが近赤外域に励起するナノ金属構造の作製も行い、有機太陽電池への応用について検討を行った。また、液滴限定法を用いて作製したNOA61フォトポリマー半円球小型プリズムの底面にグレーティング構造を形成することで、プリズムカップリング表面プラズモンとグレーティングカップリング表面プラズモンの同時励起を行うことを可能とした。この2種類の伝搬型表面プラズモンの同時励起による光電場増強システムを用いたバイオセンサを構築し、ナノメートルオーダーの薄膜の堆積、IgG抗体の検出を行った。その結果、通常のプリズムを用いた表面プラズモンバイオセンサの感度とほぼ同等の感度を有したセンシングシステムの小型化に成功した。

这项研究旨在创建一个等离子结构，该等离子结构允许具有重要的光电场增强现象，在该现象中，局部等离子体，传播等离子体和量子效应是协作的，并提出了阐明理论中机制后具有高效率和敏感性的新型有机光学和电子启动。为此，今年我们使用局部表面等离子体激发的敏化作用制造和评估了非富烯型有机薄膜太阳能电池。由于PM：使用非富勒烯受体的Y6有机太阳能电池具有到近红外范围的光吸收，因此使用具有局部等离子体激发的金纳米棒在近红外范围内用于进一步增强近红外范围内的光吸收。结果，与仅在可见的区域发生的金颗粒（仅发生的等离激元激发）相比，观察到有机太阳能电池的效率得到了提高。此外，还制造了在近红外区域激发传播表面等离子体激发的纳米结构，并研究了对有机太阳能电池的应用。此外，通过使用液滴限制方法产生的NOA61光聚合物半圆形紧凑型棱镜的底部表面上形成光栅结构，可以同时启发棱镜耦合表面等离子体和栅格耦合表面等离子体。使用光电场增强系统构建生物传感器，通过同时激发这两种类型的繁殖表面等离子体，并沉积了纳米级的薄膜并检测到IgG抗体。结果，它已经成功地将使用常规棱镜的敏感性的传感系统取得了成功。

项目成果

Fabrication of Silicon Nanowires by Metal-Catalyzed Electroless Etching Method and Their Application in Solar Cell

• DOI: 10.1587/transele.2020oms0008
• 发表时间: 2021-06
• 期刊: IEICE Trans. Electron.
• 作者: N. Tunghathaithip;C. Lertvachirapaiboon;K. Shinbo;K. Kato;S. Tungasmita;A. Baba

Fabrication of Silicon Nanowires by Metal-Catalyzed Electroless Etching Method and Their Solar Cell Application

金属催化化学刻蚀法制备硅纳米线及其太阳能电池应用

• 发表时间: 2020
• 作者: Naraphorn Tunghathaithip;Chutiparn Lertvachirapaiboon;Kazunari Sinbo;Keizo Kato;Sukkaneste Tungasmita;Akira Baba
• 通讯作者: Akira Baba

Tuning the Luminescent Intensity by Controlling the Distance Between Gold Quantum Dots and Silver Nanoprisms

通过控制金量子点和银纳米棱柱之间的距离来调节发光强度

• 发表时间: 2020
• 作者: Wataru Sato;Chutiparn Lertvachirapaiboon;Akira Baba;Kazunari Shinbo;and Keizo Kato
• 通讯作者: and Keizo Kato

Tunable surface plasmon resonance enhanced fluorescence via the stretching of a gold quantum dot-coated aluminum-coated elastomeric grating substrate

通过拉伸金量子点镀铝弹性光栅基底可调谐表面等离子体共振增强荧光

• DOI: 10.1039/d2ay00893a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Analytical Methods
• 影响因子: 3.1
• 作者: Patrawadee Yaiwong;Chutiparn Lertvachirapaiboon;Kazunari Shinbo;Keizo Kato;Kontad Ounnunkad;Akira Baba
• 通讯作者: Akira Baba

格子構造銀ナノ粒子薄膜における伝搬・局在型表面プラズモン同時励起を利用した光熱特性の向上

利用晶格结构银纳米粒子薄膜中传播和局域表面等离激元的同时激发来改善光热性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 加藤 翔;新保 一成;加藤 景三;馬場 暁
• 通讯作者: 馬場 暁