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。

Surface プ ラ ズ モ ン は セ ン シ ン グ, エ ネ ル ギ ー capture そ し て wavelength limit を super え た イ メ ー ジ ン グ な ど many others な 応 with が expect さ れ て い る. After 雑 な ナ ノ structure (example え ば ナ ノ metal body の set 団 tectonic や パ タ ー ン change さ れ た ナ ノ structure) で は, a つ あ る い は 2 つ の ナ ノ particle か ら な る プ ラ ズ モ ン resonance が さ ら に most resonance す る conditions are が れ る. Youdaoplaceholder2 れら と, "bright"と, "dark"モ れら ドと category される. According to form high の い seaborne ナ の ノ particles with column は, "bright" と "dark" プ ラ ズ モ ン が dry involved し, フ ァ ノ resonance と い わ れ る very に シ ャ ー プ な resonance ス ペ ク ト ル を and え る こ と が know ら れ て い る (Nano Lett., 2010, 10, 3184). こ の ス ペ ク ト ル は constructs weeks 辺 の に induced electric rate sensitive で あ る た め, Gao Gan な セ ン サ ー や, レ ー ザ ー ス イ ッ チ, nonlinear 遅 delay light デ バ イ ス な ど へ の 応 with が expect さ れ て い る. こ れ ま で に, FDTD computing に よ っ て 3 d octahedral ナ ノ ク ラ ス タ ー が high working rate で フ ァ ノ resonance unseen fruit を shown す こ と が confirm さ れ て い る. This study で は, DNA を い て gold ナ ノ particle の rules of 3 d column line を い, high working ratio な フ ァ ノ resonance unseen fruit を card be す る こ と を purpose と し た. The formation of gold ナノ particle <e:1> aggregates is に, <s:1> て, て, <s:1> in large numbers く, があるが reports, and the formation of 3D octahedrons is easy でな った った. そ の た め, this year's は ま ず gold ナ の crystal face sentaku な ノ particles modified お よ び crystal growth の suppression に group take り ん だ. そ の results, triangular の gold ナ ノ プ レ ー ト に お い て, PVP な ど を with い る こ と で above お よ び side を sentaku に modification protection し, そ れ ぞ れ の surface で specific に crystallization growth を induced で き る こ と を 発 see し た. こ れ に よ り, gold ナ ノ プ レ ー ト の サ イ ズ お よ び thick さ の suppression が may に な り, ま た place specific な decorate へ の knowledge が must ら れ た. In the future, gold ナ ノ プ レ ー ト の DNA modification, ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン を tong し た 3 d match column change を 経 て, フ ァ ノ resonance unseen fruit を use し た デ バ イ ス の open 発 へ と expand す る た め の foundation of achievement が ら れ た.

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