極超微粒子表面電場増大法による赤外発光分光法の感度上昇とその応用

超细颗粒表面电场增强法提高红外发射光谱灵敏度及其应用

• 批准号: 05640644
• 负责人: 石黒 三岐雄
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05640644/
• 关键词: 赤外発光分光法; 金属微粒子; 表面電場

物質の構造による情報を与える振動分光法の代表的な測定法として、赤外分光法が広く用いられている。そのうち特に赤外発光分光法は、赤外光に対して透明ではない試料や、表面が平坦ではないような試料などの実用材料に対して、その場測定が可能であるという優れた特徴を有している。しかし、赤外分光法は感度があまり高くないという面もあった。そこで本研究は、赤外発光分光法の感度増大と、感度上昇のメカニズムの解明を目標として行われた。具体的に実験方法は金属微粒子薄膜を用いることによる、表面電場の増大から赤外発光の信号強度の改善を考えた。その結果、基板層に高反射率層を用いた場合、垂直偏光において70ﾟ〜80ﾟの高い取り出し角で測定することによって約4倍程度の感度上昇が認められた。また基板層に透明体層を用いた場合、垂直、平行両偏光において大きな感度増大が認められた。これらの感度増大のメカニズムの解明のために計算によるシミュレーションを行った。金属微粒子薄膜を回転楕円体として近似し内部における分極率の変化を求め、さらに微粒子間の相互作用をBruggemanの有効誘電率近似法を用いて、発光スペクトルをシミュレートした結果、計算値は実験結果とよく一致した。そこから金属微粒子薄膜を用いた場合の発光強度の増大は、金微粒子内の分極率の変化および微粒子間の相互作用による物と考えられる。またこの表面増強赤外発光法の応用例として黒鉛炉原子吸光法の炉内反応について測定を行った。その結果炉内反応について新たな知見が得られたことから、この測定法は非常に有効であると結論された。また、この測定条件が触媒反応のその場測定にすぐ応用が可能なことから今後、さらに実験を行いたい。

The structural information of matter is determined by vibration spectroscopy and infrared spectroscopy. For example, in the case of a transparent sample, the surface is flat, the material used is flat, and the field measurement is possible.しかし、赤外分光法は感度があまり高くないという面もあった。This study is aimed at increasing the sensitivity of red emission spectroscopy, increasing the sensitivity of red emission spectroscopy, and solving the problem of red emission spectroscopy. The specific implementation method includes the following aspects: the application of metal particle thin film, the increase of surface electric field, the improvement of signal intensity of red emission, etc. As a result, when the substrate layer is used as a high reflectivity layer, the sensitivity increases by about 4 times when the vertical polarization angle is measured. The sensitivity of the substrate layer is increased when the substrate layer is used in vertical and parallel polarization. The sensitivity of the system is increased and the calculation is carried out. The polarization of metal particles is approximated by Bruggeman's method. The increase of emission intensity in the case of metal particle thin film, the change of polarization ratio in gold particle and the interaction between particles The application of this surface-enhanced red luminescence method and the determination of the reaction temperature in the furnace by black lead furnace atomic absorption spectrometry The result is that the new knowledge is found in the furnace, and the determination method is very useful. The measurement conditions are the same as those of the catalyst reaction and the field measurement.

项目成果

Yasushi Terui: "Fourier transform infrared emission spectra of p-nitrobenzoic acid enhanced by island structures of gold:experimental and simulation" Vibrational Spectroscopy. (印刷中). (1994)

Yasushi Terui：“金岛结构增强的对硝基苯甲酸的傅里叶变换红外发射光谱：实验和模拟”振动光谱（1994 年出版）。

Yasushi Terui: "Fourier transform infrared emission spectra of polyvinyl acetate enhanced by the island structure of gold." Vibrational Spectroscopy. (印刷中). (1994)

Yasushi Terui：“金岛结构增强的聚醋酸乙烯酯的傅里叶变换红外发射光谱”（正在出版）。