表面増強ラマン分光法による超音波洗浄プロセスのミクロ分析

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昨年度に製作した、ラマン測定用の直接照射型超音波照射装置を用いて、銀ナノコロイド粒子表面に蛍光色素であるローダミン6Gを吸着させた試料溶液に超音波を照射しながら、表面増強ラマン(SERS)スペクトルの経時変化のその場観察をいった。用いた超音波の周波数は20kHzおよび500kHzであり、カロリメトリ法で決定される超音波パワーが同程度の条件で、超音波周波数の効果について検討した。20kHzの超音波照射では、SERS強度は数十分で減少し、その減少速度は超音波強度にはあまり依存しなかった。一方、500kHzの超音波照射では、SERS強度は一旦増加した後減少に転ずるという挙動が見られた。また、その時間変化は、超音波強度の増加とともに速くなった。従って、金属表面吸着分子に対する超音波の作用は、周波数によって大きく異なることが明らかとなり、このことは、超音波洗浄プロセスの微視的機構を考える上で重要であると思われる。更なる実験により機構の解明を試みたが,調整した試料溶液の再現性の問題により、経時変化の定量的解析には至らなかった。予備的実験として、より実プロセスに近い、金属銀平板上にR6Gを吸着させた系について、超音波照射下でのSERSスペクトルの経時変化の測定を試みた。SERS強度が10〜20分程度で減少し、金属表面上のSERS活性点から吸着分子が消失する過程をその場観察できることが示された。今後は、周波数、強度、金属平板の位置や観測点などの条件を変えて測定を行う予定である。