DNAを用いた金ナノ粒子の3D規則配列とファノ共鳴効果

利用 DNA 和 Fano 共振效应对金纳米颗粒进行 3D 规则排列

• 批准号: 12J03072
• 负责人: 王 国慶
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J03072/
• 关键词: Au nanoplates; Plasmonics; Nanoislands; Coupling; Epitaxial growth; Island growth; DNA; Fano resonance; Plasmonic nanostructures; self assembly; Ag nanoparticles; Photocatalysis; Ag/AgCl nanostructures

表面プラズモンはセンシング、エネルギー捕捉そして波長限界を超えたイメージングなど多様な応用が期待されている。複雑なナノ構造(例えばナノ金属体の集団構造やパターン化されたナノ構造)では、一つあるいは2つのナノ粒子からなるプラズモン共鳴がさらに多数共鳴する状態が現れる。これらは、"bright"と"dark"モードと分類される。対称形の高いナノ粒子の配列化は、"bright"と"dark"プラズモンが干渉し、ファノ共鳴といわれる非常にシャープな共鳴スペクトルを与えることが知られている(Nano Lett. 2010, 10, 3184)。このスペクトルは構造体周辺の誘電率に敏感であるため、高感度なセンサーや、レーザースイッチ、非線形遅延光デバイスなどへの応用が期待されている。これまでに、FDTD計算によって3D八面体ナノクラスターが高効率でファノ共鳴効果を示すことが確認されている。本研究では、DNAを用いて金ナノ粒子の3D規則配列化を行い、高効率なファノ共鳴効果を実証することを目的とした。金ナノ粒子の集合体形成については数多くの報告があるが、3D八面体の形成は容易でなかった。そのため、本年度はまず金ナノ粒子の結晶面選択的な修飾および結晶成長の制御に取り組んだ。その結果、三角形の金ナノプレートにおいて、PVPなどを用いることで上面および側面を選択的に修飾・保護し、それぞれの結晶面で特異的に結晶成長を誘起できることを発見した。これにより、金ナノプレートのサイズおよび厚さの制御が可能になり、また部位特異的な修飾への知見が得られた。今後、金ナノプレートのDNA修飾、ハイブリダイゼーションを通した3D配列化を経て、ファノ共鳴効果を活用したデバイスの開発へと展開するための基礎的成果が得られた。

表面等离子体有望具有多种应用，包括传感，能量捕获和超过波长极限的成像。在复杂的纳米结构（例如，纳米金属物体或图案纳米结构的簇结构）中，有些州有一个以上的一个或两个纳米颗粒引起共鸣。这些被归类为“明亮”和“黑暗”模式。已知高度对称纳米颗粒的排列会干扰“明亮”和“黑暗”等离子体，从而具有非常清晰的共振频谱，称为FANO共振（Nano Lett。2010，10，10，3184）。由于该频谱对结构周围的介电常数敏感，因此预计将应用于高度敏感的传感器，激光开关，非线性延迟光学设备等。到目前为止，FDTD计算已经证实3D八个纳米群体具有高效率的FANO共振效应。这项研究旨在使用DNA进行3D排序的金纳米颗粒排列，以表现出高效的Fano-sonsonance效应。尽管有许多关于金纳米颗粒组装形成的报道，但形成3D八面体并不容易。因此，今年我们首先致力于选择性修饰金纳米颗粒的晶体表面并控制晶体生长。结果，发现在三角形金纳米板中使用PVP或类似物，可以选择性地修饰和保护顶表面和侧面表面，并且可以在每个晶体表面特别诱导晶体生长。这允许控制金纳米板的大小和厚度，并提供了对特定地点修饰的洞察力。将来，通过通过DNA修饰和金纳米板的杂交进行了3D测序后，为开发利用FANO共振效果的设备取得了基本结果。

项目成果

DNA-Templated Fabrication of Nano Devices

DNA 模板制造纳米器件

• 发表时间: 2013
• 作者: Mariko Sasaki;Sam E. Tischfield;Megan van Overbeek;Scott Keeney;佐々木 真理子;佐々木 真理子;佐々木 真理子;三友 秀之・堀江 健太・王 国慶・松尾 保孝・新倉 謙一・谷 武晴・納谷 昌之・居城 邦治;王国慶;居城 邦治・王 国慶・石川 綾子・松尾 保孝・新倉 謙一・三友 秀之
• 通讯作者: 居城 邦治・王 国慶・石川 綾子・松尾 保孝・新倉 謙一・三友 秀之

DNA-mediated photocon version of AgCl to nanocrystals for bioimaging and photocatalysis

DNA 介导的 AgCl 光转换为纳米晶体，用于生物成像和光催化

• 发表时间: 2012
• 作者: Mariko Sasaki;Sam E. Tischfield;Megan van Overbeek;Scott Keeney;佐々木 真理子;佐々木 真理子;佐々木 真理子;三友 秀之・堀江 健太・王 国慶・松尾 保孝・新倉 謙一・谷 武晴・納谷 昌之・居城 邦治;王国慶;居城 邦治・王 国慶・石川 綾子・松尾 保孝・新倉 謙一・三友 秀之;王国慶
• 通讯作者: 王国慶

Stimuli-Responsive Metal Array Structure on the Hydrogel

水凝胶上的刺激响应金属阵列结构

• 发表时间: 2013
• 作者: Mariko Sasaki;Sam E. Tischfield;Megan van Overbeek;Scott Keeney;佐々木 真理子;佐々木 真理子;佐々木 真理子;三友 秀之・堀江 健太・王 国慶・松尾 保孝・新倉 謙一・谷 武晴・納谷 昌之・居城 邦治
• 通讯作者: 三友 秀之・堀江 健太・王 国慶・松尾 保孝・新倉 謙一・谷 武晴・納谷 昌之・居城 邦治

DNAを介したAgClの光還元による機能性ナノ粒子の作製とその応用

DNA介导的AgCl光还原功能纳米颗粒的制备及其应用

• 发表时间: 2013
• 作者: Mariko Sasaki;Sam E. Tischfield;Megan van Overbeek;Scott Keeney;佐々木 真理子;佐々木 真理子;佐々木 真理子;三友 秀之・堀江 健太・王 国慶・松尾 保孝・新倉 謙一・谷 武晴・納谷 昌之・居城 邦治;王国慶
• 通讯作者: 王国慶