有機超薄膜におけるプラズモン増強光電変換

有机超薄膜中的等离激元增强光电转换

• 批准号: 20043001
• 负责人: 池田 勝佳
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Hokkaido 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20043001/
• 关键词: 光電変換; 自己組織化単分子膜; ギャップモードプラズモン

本研究では、有機超薄膜における高効率な光電変換の実現を目指し、局在プラズモンによるフォトンの効率利用のための新たな方法論を検討した。有機分子を用いた光電変換機能薄膜においては、光吸収色素部位と電子リレー部位などを適切に組み合わせた連結分子を用い、電極表面に自己組織化によって高配向な膜を構築することで、量子効率の非常に高い系を実現することが可能である。しかし、このような単分子膜では光の吸収が小さいため、光の利用効率を高める工夫が必要である。これまでにも表面プラズモンを利用する手法は検討されているが、これらはすべて電極表面に幾何学的なナノ構造を導入する手法をとっており、分子層の配向性が低下して量子効率が落ちてしまうという問題があった。本研究では、分子層の上に金属ナノ粒子を配置し、電極基板とナノ粒子間に働く電磁気相互作用により生じるギャップモードプラズモンを利用することで、分子層の配向性を維持したまま光の利用効率を飛躍的に上げることを狙った。まず、ギャップモードプラズモン励起構造が実際に分子層への金属ナノ粒子の吸着によって構築でき、光エネルギーの濃縮が起こることを確かめるために、金単結晶電極に構築したアリルイソシアニド分子層をモデル構造としてラマン散乱の増強効果が起きることを確かめた。この手法は、金属-分子界面の電子状態を調べる手法として現在検討中である。また、ポルフィリンーフェロセン系の連結分子を合成し、上記金属ナノ構造の導入による光電流の増大を実験的に確認することにも成功した。また、増強度の波長依存性が理論計算と一致することも確かめた。これにより、光機能性有機分子層における光の利用効率向上のために電極表面に簡単に構築できる金属ナノギャップ型構造の有効性を確認した。

在这项研究中，我们研究了一种新的方法，用于通过局部等离子体有效利用光子，旨在实现超薄有机膜中高效的光电转换。在使用有机分子的光电转换函数薄膜中，可以通过使用链接的分子进行自我组装来构建高度定向的膜，这些分子可以适当地将光吸收的染料站点与电子中继位点与电子相结合，并在电子表面上自组装，从而实现极高量的效率，从而实现极高的效率。但是，由于在这样的单层中，光吸收很小，因此有必要提高光利用率的效率。尽管到目前为止已经研究了使用表面等离子体的方法，但所有这些方法都采用了在电极表面引入几何纳米结构的方法，从而导致降低分子层方向并降低量子效率的问题。在这项研究中，我们旨在显着提高光利用率的效率，同时将金属纳米颗粒放置在分子层的顶部，并利用由电磁底物和纳米颗粒之间作用的电磁相互作用产生的间隙模式等离子体。首先，为了确认GAP模式的等离激子激发结构实际上可以通过将金属纳米颗粒吸附到分子层上构建，并且光能浓度发生，我们证实，使用在金色的单晶体电极上构建的Allyl Isocular分子层增强拉曼散射的效果是在金色异氰酸酯分子层中发生的。目前正在研究此技术，是一种检查金属分子界面的电子状态的方法。此外，它还成功地合成了卟啉 - 二茂铁系统的连锁分子，并通过实验证实了由于引入金属纳米结构而导致光电流的增加。还证实，增加强度的波长依赖性与理论计算一致。这证实了可以在电极表面易于构建的金属纳米组结构的有效性，以提高光功能有机分子层中光利用率的效率。

项目成果

フェムト秒可視ポンプ-赤外プローブ法によるルテニウムポルフィリン及びポルフィセン錯体の超高速光励起ダイナミクスの追跡

飞秒可见光泵浦-红外探针法追踪钌卟啉和卟啉配合物的超快光激发动力学

• 发表时间: 2008
• 作者: 梅山有和;今堀博(分担);藤本憲宏;阿部洋介
• 通讯作者: 阿部洋介

Ultrafast Dynamics of Ru-Porphycene Complex Studied by Femtoseco nd Visible Pump-Infrared Probe Spectroscopy

飞秒可见泵浦红外探针光谱研究钌-卟啉配合物的超快动力学

• 发表时间: 2008
• 作者: S. Hayashi;Y. Matsubara;S. Eu;H. Hayashi;T. Umeyama;Y. Matano;and H. Imahori;三ツ石方也;Tatsuya Nakajima;H. Imahori;Yosuke Abe
• 通讯作者: Yosuke Abe

SERS不活性な白金上におけるギャップモード増強ラマン分光法

SERS 非活性铂上的间隙模式增强拉曼光谱

• 发表时间: 2009
• 作者: Katsuyoshi Ikeda;Katsuyoshi Ikeda;池田勝佳;鈴木脩斗;佐藤潤;池田勝佳;Katsuyoshi Ikeda;鈴木脩斗;佐藤潤
• 通讯作者: 佐藤潤

Au低指数面上における4-メチルベンゼンチオール分子層の電気化学-増強ラマン観察

Au低折射率表面4-甲基苯硫醇分子层的电化学增强拉曼观察

• 发表时间: 2008
• 作者: Katsuyoshi Ikeda;Katsuyoshi Ikeda;池田勝佳;鈴木脩斗;佐藤潤;池田勝佳;Katsuyoshi Ikeda;鈴木脩斗;佐藤潤;池田勝佳;Katsuyoshi Ikeda;魚崎浩平;藤本憲宏;藤本憲宏;鈴木脩斗
• 通讯作者: 鈴木脩斗

単結晶金属面上におけるイソシアニド単分子膜構造の電気化学条件下での増強ラマン観察

电化学条件下单晶金属表面异氰化物单层结构的增强拉曼观察

• 发表时间: 2008
• 作者: Katsuyoshi Ikeda;Katsuyoshi Ikeda;池田勝佳;鈴木脩斗;佐藤潤;池田勝佳;Katsuyoshi Ikeda;鈴木脩斗;佐藤潤;池田勝佳;Katsuyoshi Ikeda;魚崎浩平;藤本憲宏;藤本憲宏
• 通讯作者: 藤本憲宏