金ナノ構造の精密造形による表面プラズモンの局在化と高効率分子励起

通过金纳米结构的精确建模实现表面等离子体激元的局域化和高效分子激发

• 批准号: 17029048
• 负责人: 山田 淳
• 金额: $ 3.46万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029048/
• 关键词: 金ナノ粒子; プラズモン; 光電変換; DNA; 表面増強ラマン散乱; 金ナノロッド; 光電変換素子; 光電流; 表面プラズモン

二次元表面プラズモンを三次元ナノ空間に局在化させることにより、光の回折限界を打ち破る革新的な光制御・応用が可能となる。金は、可視〜近赤外域の光電場との相互作用により顕著な表面プラズモン共鳴をおこし、可視〜近赤外域の光が制御できる。そこで本研究では、平成16〜17年度に引き続き、ボトムアップアプローチにより様々な金ナノ構造体を構築し、ナノ構造表面の分子を高効率で励起し、表面増強ラマン信号への影響や電子移動反応で駆動する光電流発生反応の高効率化など、分子励起に基く新規光反応場の構築と反応系開拓についての研究を展開した。(1)表面増強ラマン散乱(SERS)計測形状の異なる金ナノ粒子の集積体を塩析法で作製し、アニーリングによる微細構造変化を表面吸着色素のSERSスペクトル変化で検討した。その結果、過塩素酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを用いた場合で融合状態が異なり、前者を用いた場合の方がミクロ構造変化が起こりやすいことがわかった。(2)生体分子の励起金ナノ粒子とDNAの会合体を作製し、光照射によるDNAの放出実験について検討した。その結果、近赤外レーザー光を用いると、DNAの放出が認められた。また、金ナノ粒子の形態変化がタンパク質の構造変化にも影響を及ぼすことを明らかにした。(3)光電流増強の改善金ナノ粒子の二次元配列構造に色素を固定し、光電流挙動を検討した。ナノ構造体のプラズモンスペクトルや蛍光スペクトルの比較検討により、プラズモン電場による分子励起効率が向上することが確かめられた。さらに、電解法によるナノ珊瑚構造の電極やシリカ粒子を利用した金ナノ構造体からなる電極も合成した。これらに色素を固定し、光電流測定を行い、二次元構造体よりも大きなプラズモン電場の効果を見出した。

2-D surface: 3-D surface: 3 - 3-D surface: 3- The interaction between the optical and electrical fields in the visible and near-infrared regions of gold and silver is characterized by the resonance of the surface and the control of the optical and electrical fields in the visible and near-infrared regions. In this study, we have conducted research on the construction of metal structures, molecular excitation with high efficiency, surface enhancement of signal intensity, electron movement reaction, photocurrent generation reaction with high efficiency, molecular excitation, construction of fundamental optical reflection field, and development of reflection system in Heisei 16 - 17. (1)Surface Enhancement Scattering (SERS) Measurement of Shape Difference of Gold Particles Aggregates Analysis of Fine Structure Change of Surface Sorbed Pigments SERS Measurement of Shape Difference As a result, the fusion state is different in the case where the former is used, and the structure is changed in the case where the former is used. (2)The interaction between excited metal particles and DNA in biological molecules is controlled, and the release of DNA under light irradiation is investigated. The results of the study, the use of light, the release of DNA The shape of the particles changes, and the structure changes of the particles change. (3)The improvement of photocurrent enhancement is discussed in the two-dimensional arrangement structure of gold particles, which fixes the pigment and detects the photocurrent movement. The molecular excitation efficiency of the structure is higher than that of the structure. In addition, the electrolytic method is used to synthesize the electrode of coral structure and the particle of gold structure. The effect of the electric field on the two-dimensional structure was observed.

项目成果

プラズモンナの材料の設計と応用技術

等离子体材料设计及应用技术

• 发表时间: 2006
• 作者: 山田 淳;秋山 毅
• 通讯作者: 秋山 毅

A Photoelectonic Switching Device Using a Mixed Self-Assembled Monolayer

一种使用混合自组装单层的光电开关器件

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Physical Chemistry B Vol.109
• 作者: Satoshi Nitahara;Tsuyoshi Akiyama;Shinobu Inoue;Sunao Yanada
• 通讯作者: Sunao Yanada

Structural Characterization and Photocurrent Properties of cis-di(thiocyanato)-bis(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) Ruthenium (II) Monolayers on the Gold Surfaces

金表面顺式二(氰硫基)-双(4,4-二羧基-2,2-联吡啶)钌(II)单分子层的结构表征和光电流性能

• 发表时间: 2005
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol.44,No.4B
• 作者: Nao Terasaki;Satoshi Nitahara;Tsuyoshi Akiyama;Sunao Yamada
• 通讯作者: Sunao Yamada

Fabrication of Novel Photosystem I-gold Nanoparticle Hybrids and Their Photocurrent Enhancement

新型光系统I-金纳米粒子杂化物的制备及其光电流增强

• 发表时间: 2006
• 期刊: Thin Solid Films 499
• 作者: M.Obata;N.Araki;M.Nakai;M.Gottschaldt;Y.Mikata;Y.Mikata;M.Nakai;T.Storr;T.Storr;T.Storr;S.Hirohara;Y.Mikata;谷原正夫;Kei Inumaru;Kei Inumaru;Masako Kato;Masako Kato;Masako Kato;Masako Kato;Masako Kato;M.Suzuki et al.;H.Takahashi et al.;S.Yamada et al.;N.Terasaki et al.
• 通讯作者: N.Terasaki et al.

Solid-State Solar Cells Consisting of Polythiophene-Porphyrin Composite Films

聚噻吩-卟啉复合薄膜固态太阳能电池

• 发表时间: 2005
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol.44,No.4B
• 作者: Tsuyoshi Akiyama;Miho Matsushita;Keitaro Kakutani;Sunao Yamada;Kensaku Takeuchi;Tohru Shiga;Tomoyoshi Motohiro;Hideki Nakayama;Keiichi Kohama
• 通讯作者: Keiichi Kohama