銀ナノ粒子プラズモン誘起光化学反応の機構解明と人工光合成反応効率化への応用

银纳米颗粒等离子体诱导光化学反应的机理阐明及其在提高人工光合作用反应效率中的应用

基本信息

批准号：
14J40216
负责人：
山本裕子
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究目標は、①フェムト秒過渡SERS分光測定を用いたホットエレクトロン誘起光化学反応の検証、②人工光合成等の既存光触媒反応の再現実験、の2つであったが、前年度の目標①単一銀ナノ粒子2量体上で引き起こされる光化学反応のプラズモン・表面増強ラマン散乱(SERS)分光分析、にて期待以上の進展が得られつつあることから、本年度は前年度の目標①単一銀ナノ粒子2量体上で引き起こされる光化学反応のプラズモン・SERS分光分析に注力する形で以下の2つの研究を実施した。a. 金属ナノ粒子上で引き起こされる光化学反応をSERS分光分析する上で必須な、SERSの発生メカニズムの考察およびプラズモニック光化学反応のモニタリングを行う上でのSERS適用方向性を示すための総説執筆b. 単一銀ナノ粒子上で引き起こされる4-アミノベンゼンチオール(4-ABT)分子の光化学反応のSERS分光分析および4-ABT単分子のSERS測定a. 金属ナノ粒子上で引き起こされる光化学反応はプラズモニック化学とも呼ばれ、この1-2年で急速に国内外で注目を集め始めている。本光化学反応をモニターするにはSERSが非常に有用だが、一方でSERSの発生メカニズムについて未だ理解が広がっておらずSERSスペクトルの解釈を難しくしている問題がある。そこで山本は、この二つの問題を解決するために総説を執筆(国際誌1報、和文1報)した。b. 4-ABT分子は、金属ナノ粒子上で可視レーザーを照射するとすみやかに化学反応を起こして二量体化することが既に明らかとなっている。一方、分子が一つしかない場合どのような挙動を示すかは明らかでなかった。そこで山本は、銀ナノ粒子凝集体を用いて4-ABT分子の単分子SERS測定を行い、4-ABT単分子のSERSスペクトルを世界で初めてとらえた。

今年的两个目标是：1）使用飞秒瞬态SERS光谱验证热电子诱导的光化学反应，以及2）实验以复制现有的光催化反应，例如人工光合作用。但是，由于上一年的目标是1）等离子表面增强拉曼散射（SERS）对单个银纳米颗粒二聚体引起的光化学反应的光谱，因此取得的进展比预期的要多。今年，我们进行了以下两项研究，重点是1）对单个银纳米颗粒二聚体引起的光化学反应的等离子体词光谱。一个。一项综述，讨论了SER的产生机理，这对于在金属纳米颗粒上诱导的光化学反应的SERS光谱分析至关重要，并显示了SERS在监测等离激元光化学反应b中的应用方向。在单银纳米颗粒上诱导的4-氨基苯甲醇（4-ABT）分子的光化学反应的SERS光谱法和4-ABT单分子的SERS测量a。在过去的1 - 2年中，在金属纳米颗粒上诱导的光化学反应也称为等离子化学反应，并已开始在国内和国际上引起快速关注。 SER对于监测这种光化学反应非常有用，但另一方面，尚未扩大问题以了解SERS生成的机理，并使SERS光谱的解释变得困难。因此，Yamamoto撰写了评论（1份国际杂志，1篇日本杂志）来解决这两个问题。 b。已经表明，当用可见的激光在金属纳米颗粒上辐照时，4-ABT分子可以迅速发生化学反应并二聚。另一方面，尚不清楚只有一个分子时会有什么行为。因此，Yamamoto使用银纳米颗粒聚集体对4-ABT分子进行了单分子SERS测量，并首次捕获了世界上第一次4-ABT分子的SERS谱。