金属微小構造による局所場での光分子制御

利用金属微结构对光学分子进行局部场控制

• 批准号: 09J01972
• 负责人: 田近 舞 (高瀬 舞)
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J01972/
• 关键词: 局所光電場; 局在表面プラズモン; 表面増強ラマン散乱; 単一分子分光; 分子配向評価; 単層カーボンナノチューブ; 光化学反応誘起; 金属ナノ構造; 局所光強電場; 偏光ラマン

本研究では表面増強ラマン散乱(SERS)ならびにこの現象の基礎である表面プラズモン共鳴(SPR)を用いた単一分子レベルでの分子検出法を確立し、金属表面上に吸着している分子量を規定しin-situ観測を行うことで、分子の動的評価を可能とした。また、単一の単層カーボンナノチューブ(SWNT)を検出分子として用いることにより局在光電場による特異的な電子遷移や化学反応の誘起について検討を行った。まず、局在光電場を有する金属構造体としてAu-Agヘテロ二量体構造を用いた。この時、検出分子として2,2'-bipyridine(22hpy)を用いた場合には両金属の表面吸着サイトをダイナミックに行き来する過程の計測に成功した。また、分子形状の異なる44bpyにおいては両金属いずれかへの表面吸着状態を反映するスペクトルとは異なる振動モードが観測され、44bpy分子の架橋構造形成が示唆された。また、検出分子をSWNTとし、Au二量体構造を用いた際には高度に異方的な分極が誘起され、通常の光では達成できない効率で共鳴励起が可能となり個々の振動モードの分離計測が可能とした。さらに光電場の局在によって光学選択則そのものが変調される可能性を見出した。この特異的な局所光電場中にて化学反応を試みた。その結果、SWNTでは図3に示すように時間経過に伴って欠陥由来する振動モードであるD-band(1300cm-1)強度が増大する様子が観測された。この現象はAu二量体構造に担持され水中のSWNTにおいて特に顕著な応答を示し、光照射時のみ構造欠陥の増大を進行させた。通常UV照射等により進行する反応が近赤外光によって誘起可能となることを示した。以上より、局在光電場における分子の光応答として、単分子レベルでの分子認識、動的評価が可能となり、電子遷移の選択則の変調ならびにこれに伴う化学反応誘起の可能性を見出した。

在这项研究中，我们使用表面增强的拉曼散射（SER）和表面等离子体共振（SPR）建立了一种单分子分子检测方法，这是这种现象的基础，并通过定义在金属表面上吸附的分子量并在金属表面上吸附的分子量并进行了阳性观察，我们能够进行动态评估分子的动态评估。此外，通过将单个单壁碳纳米管（SWNT）作为检测分子，我们研究了特定的电子过渡和由于局部光电场引起的化学反应的诱导。首先，将AU-AG异二聚体结构用作具有局部光电场的金属结构。目前，当将2,2'-双吡啶（22HPY）用作检测分子时，成功测量两种金属表面吸附位点的动态运动是成功的。此外，在具有不同分子形状的44 BPY处，振动模式与反映表面吸附状态的光谱不同的模式不同，这表明形成了44 bpy分子的交联结构。此外，当将检测分子用作SWNT并使用AU二聚体结构时，诱导高度各向异性的极化，从而可以通过正常光无法实现共振激发，从而可以通过正常光实现，从而可以单独测量单个振动模式。此外，发现光电场的定位可以调节光学选择定律本身。在这个特定的局部光电场中尝试了化学反应。结果，观察到D波段（1300cm-1）的强度是从缺陷中得出的振动模式，随着时间的推移增加，如图2所示。 3，增加。这种现象得到了AU二聚体结构的支持，并且在水中的SWNT中显示出特别明显的反应，并且在光照射期间仅实现了结构缺陷。已经表明，通常会通过近红外光诱导通常与紫外线辐射进展的反应。从上面，可以在单分子水平上作为分子识别和动态评估作为局部光电场中分子的光反应，并且已经发现，对电子过渡的选择规则的调节以及与此相关的化学反应的可能性调节。

项目成果

単一単層カーボンナノチューブの局所光励起と反応制御

单壁碳纳米管的局部光激发和反应控制

• 发表时间: 2010
• 作者: 高瀬舞;沢井良尚;並河英紀;村越敬;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞
• 通讯作者: 田近(高瀬)舞

プラズモンアクティブな金属ナノ構造による単一単層カーボンナノチューブの局所電子励起

等离子体活性金属纳米结构对单个单壁碳纳米管的局域电子激发

• 发表时间: 2012
• 作者: 高瀬舞;米田啓一郎;奈良正伸;並河英紀;保田諭;水元義彦;安食博士;石原一;村越敬
• 通讯作者: 村越敬

金属ナノギャップにおける少数分子の光応答その場追跡-単一単層カーボンナノチューブの局所光化学反応制御-

原位跟踪金属纳米间隙中少量分子的光响应 - 单个单壁碳纳米管的局部光化学反应控制 -

• 发表时间: 2011
• 作者: 高瀬舞;沢井良尚;並河英紀;村越敬;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞
• 通讯作者: 田近(高瀬)舞

単一単層カーボンナノチューブの表面増強ラマン観察

单壁碳纳米管的表面增强拉曼观察

• 发表时间: 2010
• 作者: 高瀬舞;沢井良尚;並河英紀;村越敬;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞
• 通讯作者: 田近(高瀬)舞

局所光励起による分子の吸着配向制御

通过局部光激发控制分子的吸附和取向

• 发表时间: 2009
• 作者: 高瀬舞;沢井良尚;並河英紀;村越敬;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞;田近(高瀬)舞
• 通讯作者: 田近(高瀬)舞