金ナノ粒子・金クラスターを用いた高効率プラズモン誘起太陽電池の開発

使用金纳米颗粒和金团簇开发高效等离子体诱导太阳能电池

• 批准号: 13J11083
• 负责人: 石田 拓也
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J11083/
• 关键词: 表面プラズモン; 増強電場; 機能性金ナノ粒子; 単粒子膜; 自己集合単分子膜; Langmuir-Blodgett法; プラズモン; 金ナノ粒子; ポルフィリン; 疎水化; 金クラスター; 局在表面プラズモン共鳴; ベンゼンチオール誘導体; 振動分光; エネルギーまたは電子移動

オクタデカンチオール(ODT)またはポルフィリン連結アルカンチオール誘導体(PC10S)で表面修飾した金ナノ粒子(AuNP)(ODT-AuNPならびにPC10S-AuNP)の評価と,簡便な固定化法の確立並びに評価を行った.局在表面プラズモン共鳴（LSPR）を示すAuNPを基板に固定化する技術を確立することは,表面プラズモン(SP)をデバイスへ応用していく上で重要な課題であり,明瞭なLSPRを示す粒径10 nm以上のAuNPの組織体を構築することが必須である.本研究では簡便に高密度単粒子膜を作製可能なLangmuir-Blodgett(LB)法を用いて,AuNP基板の作製を試みた.しかし,LB法にはAuNPが低極性有機溶媒に可溶かつ安定でなければならないという制限があるため,粒径10 nm未満のAuNPが限界であった.LSPRによる増強電場は,粒径50 nm程度で最大になるので,より大きな粒子を用いることが望ましい.そこで,粒径50 nmまでのODT-AuNPの合成を前年度までに報告した.本年度は,LB法によるODT-AuNP膜作製を行った.その結果,高密度単粒子膜を作製し,粒径による共鳴波長制御に成功した.また,大きな粒子の粒子膜は,より大きな増強電場を発生させているものと考えている.次に,ODT-AuNPの技術を応用して,PC10S-AuNP基板を作製した.まず,増強電場と相互作用しやすく配向したPC10S-AuNP(粒径15-80 nm)を調製し,この溶液が最大で15倍もの発光増強を示すことを観測した.この強い発光は,高配向による効果と推測される.また,LB法により粒子膜を作製した結果,SPとPC10Sの励起子の強い相互作用が示唆された,強いLSPRを発現するAuNPの機能化と簡便な固定化法の確立に成功したことは,SPの実用化へ大きく貢献できる成果であると確信している.

Evaluation of surface modification of gold particles (AuNP)(ODT-AuNP)(PC10S-AuNP), establishment and evaluation of simple immobilization method. It is an important task to establish a technique for immobilizing AuNP on a substrate by surface plasmon resonance (LSPR). It is clear that LSPR is necessary to construct an AuNP tissue with a particle size of 10 nm or more. In this study, Langmuir-Blodgett(LB) method was used to prepare high density single-particle films. AuNP is soluble in organic solvents of low polarity by LB method and stable in organic solvents. AuNP with particle size of 10 nm is limited by LB method. AuNP with particle size of 50 nm is limited by LB method. AuNP with particle size of 50 nm is limited by LB method. The synthesis of ODT-AuNP with particle size of 50 nm was reported in the previous year. This year,LB method was used to prepare ODT-AuNP films. As a result, high density single-particle films were successfully fabricated, and resonance wavelength control of particle size was successful. The particle film of large particles is not strong enough to increase the electric field generated in the film. Next,ODT-AuNP technology was applied, and PC10S-AuNP substrate was fabricated. The intensity of the electric field interaction was increased by a factor of 15. The optical intensity of the solution was increased by a factor of 15. The results of this study are as follows: 1. The LB method was used to prepare the particle film. The results showed that SP and PC 10S excited by strong interaction, strong LSPR developed by AuNP functionalization and simple immobilization method were successful.

项目成果

プラズモン誘起電荷分離による空間選択的ピロール重合法の開発

利用等离子体诱导电荷分离开发空间选择性吡咯聚合方法

• 发表时间: 2016
• 作者: Hashimoto H;Yuasa S;Tabata H;Tohyama S;Seki T;Egashira T;Hayashiji N;Hattori F;Kusumoto D;Kunitomi A;Takei M;Kashimura S;Yozu G;Shimojima M;Motoda C;Muraoka N;Nakajima K;Sakaue-Sawano A;Miyawaki A;Fukuda K;高橋幸奈，古川善崇，石田拓也，山田淳
• 通讯作者: 高橋幸奈，古川善崇，石田拓也，山田淳

Langmuir-Blodgett法で製膜した疎水性金ナノ粒子構造のサイズ効果とプラズモン特性

Langmuir-Blodgett法制备疏水性金纳米粒子结构的尺寸效应和等离子体特性

• 发表时间: 2015
• 作者: Wada R;Muraoka N;Inagawa K;Tohyama S;et al;迫敬住，立切佑樹，石田拓也，高橋幸奈，山田淳
• 通讯作者: 迫敬住，立切佑樹，石田拓也，高橋幸奈，山田淳

銀ナノプレートの組織状態が屈折率検出感度に及ぼす影響の評価

银纳米片结构状态对折射率检测灵敏度影响的评价

• 发表时间: 2015
• 作者: 高橋幸奈;山口祐典;井手奈都子;田原弘宣;石田拓也;山田 淳
• 通讯作者: 山田 淳

Fluorescence Enhancement of Dye Molecules Located on Two-Dimensional Assemblies of Hydrophobic Gold Nanoparticles

位于疏水性金纳米颗粒二维组件上的染料分子的荧光增强

• 发表时间: 2015
• 作者: Takuya Ishida;Yuki Tachikiri;Yukina Takahashi;Sunao Yamada
• 通讯作者: Sunao Yamada

Characterization of Hydrophobic Gold Nanorods Prepared by the One-step Phase-transfer Reaction from Aqueous to Organic Phase

水相到有机相一步相转移反应制备疏水金纳米棒的表征

• 发表时间: 2015
• 作者: Yukina Takahashi;Moe Motobe;Ryuji Matsumoto;Takuya Ishisda;Sunao Yamada
• 通讯作者: Sunao Yamada