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。

In this study, we have developed and theoretically explained the phenomenon of optical field enhancement in the light of quantum effect coordination, and proposed a new method for high efficiency, high sensitivity, organic light and electronic field enhancement. The purpose of this year is to improve the sensitivity of surface excitation, and to evaluate the manufacture of organic thin film solar cells. PM: Y6 organic solar cells are used for light absorption in the near-red region, light absorption in the near-red region increases, and excitation in the near-red region increases. As a result, the visibility of the solar cell was measured in the case of excitation of gold particles, and the efficiency of organic solar cells was measured upward. In addition, the application of organic solar cells is discussed in the process of manufacturing metal structures for near-infrared excitation. The droplet confinement method is used to manufacture NOA61 particles and to form the structure of the bottom surface of the semi-spherical particles. The two types of surface transfer layer are excited simultaneously, and the photofield enhancement layer is used to construct the layer, deposit the layer, and generate IgG antibody. As a result, the miniaturization of the system has been successful due to the sensitivity of the system and the sensitivity of the system.

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

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

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

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

表面プラズモン増強光電気化学センサの検討

表面等离子体增强光电化学传感器的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 馬場 暁;ペットサン ソピット;新保 一成;加藤 景三
• 通讯作者: 加藤 景三