金ナノ構造の精密造形による表面プラズモンの局在化と高効率分子励起

通过金纳米结构的精确建模实现表面等离子体激元的局域化和高效分子激发

基本信息

批准号：
17029048
负责人：
山田淳
金额：
$ 3.46万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

二次元表面プラズモンを三次元ナノ空間に局在化させることにより、光の回折限界を打ち破る革新的な光制御・応用が可能となる。金は、可視〜近赤外域の光電場との相互作用により顕著な表面プラズモン共鳴をおこし、可視〜近赤外域の光が制御できる。そこで本研究では、平成16〜17年度に引き続き、ボトムアップアプローチにより様々な金ナノ構造体を構築し、ナノ構造表面の分子を高効率で励起し、表面増強ラマン信号への影響や電子移動反応で駆動する光電流発生反応の高効率化など、分子励起に基く新規光反応場の構築と反応系開拓についての研究を展開した。(1)表面増強ラマン散乱(SERS)計測形状の異なる金ナノ粒子の集積体を塩析法で作製し、アニーリングによる微細構造変化を表面吸着色素のSERSスペクトル変化で検討した。その結果、過塩素酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを用いた場合で融合状態が異なり、前者を用いた場合の方がミクロ構造変化が起こりやすいことがわかった。(2)生体分子の励起金ナノ粒子とDNAの会合体を作製し、光照射によるDNAの放出実験について検討した。その結果、近赤外レーザー光を用いると、DNAの放出が認められた。また、金ナノ粒子の形態変化がタンパク質の構造変化にも影響を及ぼすことを明らかにした。(3)光電流増強の改善金ナノ粒子の二次元配列構造に色素を固定し、光電流挙動を検討した。ナノ構造体のプラズモンスペクトルや蛍光スペクトルの比較検討により、プラズモン電場による分子励起効率が向上することが確かめられた。さらに、電解法によるナノ珊瑚構造の電極やシリカ粒子を利用した金ナノ構造体からなる電極も合成した。これらに色素を固定し、光電流測定を行い、二次元構造体よりも大きなプラズモン電場の効果を見出した。

通过将二维表面等离子体激元定位在三维纳米空间中，突破光衍射极限的创新光学控制和应用成为可能。金通过与可见光至近红外区域的光电场相互作用而引起显着的表面等离子体共振，并且可以控制可见光至近红外区域的光。因此，在这项研究中，从2004年持续到2004年，我们将采用自下而上的方法构建各种金纳米结构，高效激发纳米结构表面的分子，并研究其对表面增强拉曼信号和电子转移的影响。我们对基于分子激发的新型光反应场的构建和反应体系的开发进行了研究，例如提高由驱动的光电流产生反应的效率。 (1)表面增强拉曼散射(SERS)测量通过盐析法制备不同形状的金纳米粒子聚集体，通过表面吸附染料的SERS光谱的变化研究退火引起的微观结构的变化。结果发现，使用高氯酸钠和氢氧化钠时熔融状态不同，使用前者更容易发生微观结构变化。 (2)制备了激发金纳米颗粒和DNA等生物分子的聚集体，并研究了光照射下的DNA释放实验。结果，当使用近红外激光时观察到DNA释放。他们还发现，金纳米粒子形态的变化也会影响蛋白质结构的变化。 (3)光电流增强的改进我们将染料固定在金纳米颗粒的二维阵列结构上，并研究了光电流行为。对纳米结构的等离子体和荧光光谱的比较研究证实，等离子体电场提高了分子激发效率。此外，我们使用电解法合成了具有纳米珊瑚结构的电极和使用二氧化硅颗粒的金纳米结构制成的电极。我们将染料固定在这些结构上并进行光电流测量，发现等离激元电场的影响大于二维结构的影响。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

プラズモンナの材料の設計と応用技術

等离子体材料设计及应用技术

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
山田淳;秋山毅
通讯作者：
秋山毅

A Photoelectonic Switching Device Using a Mixed Self-Assembled Monolayer

一种使用混合自组装单层的光电开关器件

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Journal of Physical Chemistry B Vol.109
影响因子：
0
作者：
Satoshi Nitahara;Tsuyoshi Akiyama;Shinobu Inoue;Sunao Yanada
通讯作者：
Sunao Yanada

Structural Characterization and Photocurrent Properties of cis-di(thiocyanato)-bis(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) Ruthenium (II) Monolayers on the Gold Surfaces

金表面顺式二(氰硫基)-双(4,4-二羧基-2,2-联吡啶)钌(II)单分子层的结构表征和光电流性能

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics Vol.44,No.4B
影响因子：
0
作者：
Nao Terasaki;Satoshi Nitahara;Tsuyoshi Akiyama;Sunao Yamada
通讯作者：
Sunao Yamada

Solid-State Solar Cells Consisting of Polythiophene-Porphyrin Composite Films

聚噻吩-卟啉复合薄膜固态太阳能电池

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics Vol.44,No.4B
影响因子：
0
作者：
Tsuyoshi Akiyama;Miho Matsushita;Keitaro Kakutani;Sunao Yamada;Kensaku Takeuchi;Tohru Shiga;Tomoyoshi Motohiro;Hideki Nakayama;Keiichi Kohama
通讯作者：
Keiichi Kohama

Fabrication of Novel Photosystem I-gold Nanoparticle Hybrids and Their Photocurrent Enhancement

新型光系统I-金纳米粒子杂化物的制备及其光电流增强

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Thin Solid Films 499
影响因子：
0
作者：
M.Obata;N.Araki;M.Nakai;M.Gottschaldt;Y.Mikata;Y.Mikata;M.Nakai;T.Storr;T.Storr;T.Storr;S.Hirohara;Y.Mikata;谷原正夫;Kei Inumaru;Kei Inumaru;Masako Kato;Masako Kato;Masako Kato;Masako Kato;Masako Kato;M.Suzuki et al.;H.Takahashi et al.;S.Yamada et al.;N.Terasaki et al.
通讯作者：
N.Terasaki et al.

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山田淳其他文献

development of SnO_2-based gas sensors sensitive to dilute ethylene oxide in air

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DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Sensors and Actuators B (in press)
影响因子：
0
作者：
Aki Inase;Aki Inase;Aki Inase;Miho Higurashi;Miho Higurashi;Miho Higurashi;山田淳;Shunji Abe et al.;Tomohisa Ogawa;N.Terasaki et al.;T.Ohkuma;Ana M.Ruiz et al.;T.Ohkuma;N.Terasaki et al.;Masahiro Kugishima et al.
通讯作者：
Masahiro Kugishima et al.

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DOI：
发表时间：
2003
期刊：
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影响因子：
0
作者：
Aki Inase;Aki Inase;Aki Inase;Miho Higurashi;Miho Higurashi;Miho Higurashi;山田淳;Shunji Abe et al.;Tomohisa Ogawa;N.Terasaki et al.;T.Ohkuma;Ana M.Ruiz et al.;T.Ohkuma;N.Terasaki et al.;Masahiro Kugishima et al.;Tomohisa Ogawa;M.Suzuki et al.;Katsuyoshi Hoshino
通讯作者：
Katsuyoshi Hoshino

疎水性相互作用制御による金ナノ粒子二次元組織化膜の作製と分光特性

控制疏水相互作用二维组装金纳米粒子薄膜的制备及其光谱特性

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
山田淳

プラズモンナノロッド=金ナノロッドの光学特性と応用技術=

等离子纳米棒=金纳米棒的光学特性及应用技术=

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
光アライアンス
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
山田淳

Kinetic Stabilization of the o-Quinoidal 3,4-Benzotropone System

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DOI：
发表时间：
2004
期刊：
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影响因子：
0
作者：
Katsuhiko Ono;Seiichi Ezaka;Akinori Higashibata;Ryohei Hosokawa;Masakazu Ohkita;Katsuhiro Saito;Michitaka Suto;Masaaki Tomura;Yosuke Matsushita;Shigeki Naka;Hiroyuki Okada;Hiroyosh Onnagawa;H.Takahashi et al.;K.Ono;S.Yamada et al.;A.Mourran;山田淳;T.Suzuki;N.Terasaki et al.;K.Ono;N.Terasaki et al.;T.Sato;M.Suzuki et al.;M.Ohkita;M.Ohkita;S.Yamada et al.;M.Ohkita
通讯作者：
M.Ohkita