高分子ナノ集積体による高感度・高速応答フォトニックセンサーの開発

使用聚合物纳米组件开发高灵敏度和快速响应的光子传感器

• 批准号: 18685027
• 负责人: 三ツ石 方也
• 金额: $ 18.97万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18685027/
• 关键词: 超薄膜; ナノ材料; 表面・界面特性; 超精密計測; 先端機能デバイス

本年度の研究では温度や溶媒に対して敏感に応答するpoly(N-isopropylacrylamide)(pNIPAM)を金ナノ粒子と組み合わせることにより、ナノ空間領域でのセンシングを目指した刺激応答性薄膜の作製を目標とした。末端にアミノ基を有する高分子共重合体を金ナノ粒子吸着層として疎水処理をしたガラス基板にLangmuir-Blodgett法により2層累積した。続いてクエン酸還元法により作製した金ナノ粒子水溶液に6時間浸漬することで金ナノ粒子を固体基板上に吸着した。さらにオゾンクリーナーで処理し、金ナノ粒子が吸着していない部分の高分子LB膜を選択的に除去した。除去された部分に原子移動ラジカル重合によりpNIPAMを成長し、ハイブリッドナノ集積体とした。原子間力顕微鏡観察より、ハイブリッドナノ集積体は、分散固定された金ナノ粒子がpNIPAMにうっすらと覆われている状態であることを確認した。このナノ集積体は、水中で20℃から40℃に温度を変化することで、530nm付近の局在表面プラズモン共鳴に由来する吸光度が大きくなり、波長が長波長側にシフトした。このような挙動は可逆的であり、繰り返し応答が可能であった。また、応答速度も秒オーダーと短いものであった。このような現象は、20℃では水中で伸張していたpNIPAM薄膜が40℃では縮小した結果、金ナノ粒子の表面での局所誘電率が変化したため、金ナノ粒子の局在プラズモン共鳴に結果的に影響を及ぼしたことを意味する。興味深いことに、このような挙動にあpNIPAM鎖の最適長さがあることが分かった。ナノ空間の精密集積を行うことで、高速応答かつ高感度なセンサーへの応用展開が可能であることを実証することができた。

This year の research で は temperature や solvent に し seaborne て sensitive に 応 answer す る poly real (N - isopropylacrylamide) (pNIPAM) を gold ナ ノ particle group と み close わ せ る こ と に よ り, ナ ノ space で の セ ン シ ン グ を refers し た stimulus 応 a sex film の cropping を target と し た. End に ア ミ ノ を has an す る weigh polymer fit を gold ナ ノ particles sorption layer と し て 疎 water 処 Richard を し た ガ ラ ス substrate に Langmuir - Ms. Blodgett method に よ り layer 2 cumulative し た. 続 い て ク エ ン acid also element method に よ り cropping し た gold ナ ノ particle aqueous に 6 time dipping す る こ と で gold ナ ノ particle を solid substrate に sorption し た. さ ら に オ ゾ ン ク リ ー ナ ー で 処 し, gold ナ ノ particle が sorption し て い な い part の polymeric LB films を sentaku に remove し た. Remove さ れ た part に atoms move ラ ジ カ ル overlap に よ り pNIPAM を growth し, ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ set integrated と し た. Interatomic force 顕 micromirror 観 examine よ り, ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ integrated は, decentralized fixed さ れ た gold ナ ノ particle が pNIPAM に う っ す ら と fu わ れ て い る state で あ る こ と を confirm し た. こ の ナ ノ set integrated は で 20 ℃, the water か ら 40 ℃ を に temperature variations change す る こ と で, pay nearly 530 nm の bureau in surface プ ラ ズ モ ン resonance に origin す る absorbance が big き く な が り, wavelength long wavelength side に シ フ ト し た. The であ ような挙 movement is であ reversible, and the であ return is 応 answer が possible であった. Youdaoplaceholder0, 応 answer speed また second, また ダ と と short, また であった, であった であった. は こ の よ う な phenomenon, 20 ℃ で は water で stretching し て い た pNIPAM film が 40 ℃ で は narrow し た results, gold ナ の ノ particle surface で の が induced by the electric rate - the し た た め, gold ナ ノ particle の bureau in プ ラ ズ モ ン resonance に influence を に results and ぼ し た こ と を mean す る. The most suitable length of the にあpNIPAM lock is さがある とが とが minutes った った った. ナ ノ space の fine intensive product line を う こ と で, high-speed 応 answer か つ Gao Gan degrees な セ ン サ ー へ の 応 with unwinding が may で あ る こ と を card be す る こ と が で き た.

项目成果

Hybrid Polymer Nanoassemblies: Polymer Nanosheets Organized with Metal Nanoparticle Arrays for Surface Plasmon Photonics

• DOI: 10.1295/polymj.pj2006235
• 发表时间: 2007-05
• 期刊: Polymer Journal
• 影响因子: 2.8
• 作者: M. Mitsuishi;Miki Ishifuji;H. Endo;Hiroyuki Tanaka;T. Miyashita

Hybrid polymer nanoassemblies consisting of polymer nanosheets and metal nanoparticle arrays

• DOI: 10.1080/15421400701544448
• 发表时间: 2007-01-01
• 期刊: MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS
• 影响因子: 0.7
• 作者: Mitsuishi, Masaya;Ishifuji, Miki;Miyashita, Tokuji
• 通讯作者: Miyashita, Tokuji

Luminescence Enhancement of Organometallic Complexes in Hybrid Polymer Nanoassemblies with Polymer Nanosheets and Metal Nanoparticles

聚合物纳米片和金属纳米颗粒混合聚合物纳米组件中有机金属配合物的发光增强

• 发表时间: 2007
• 作者: Teppei Onuki;Hiroki Kuwano;宇野久,石榑崇明;Masaya Mitsuishi
• 通讯作者: Masaya Mitsuishi

ボトムアップ的アプローチによる高分子ナノ集積体の構築とその光機能化

使用自下而上的方法构建聚合物纳米组件及其光学功能化

• 发表时间: 2007
• 作者: 三ツ石方也

Second harmonic generation from multilayered hybrid polymer nanoassemblies enhanced by coupled surface plasmon resonance

通过耦合表面等离子体共振增强多层杂化聚合物纳米组件的二次谐波产生

• 发表时间: 2008
• 期刊: Chem.Comm.
• 作者: M. Ishifuji;M. Mitsuishi;T. Miyashita
• 通讯作者: T. Miyashita