金・銀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

通过金银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：
15033254
负责人：
山田淳
金额：
$ 2.94万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

金・銀ナノ粒子は表面プラズモンに基づく顕著な電場増強を示し、次世代光機能デバイスとしての応用が注目されている。本研究では、申請者らが開発した光固定方法、化学的組織化方法を駆使して、顕著な表面増強効果を発現するナノ構造体を創製した。さらに、表面分子の振動・電子励起を広波長域の表面プラズモンで誘発し、ラマン信号感度の飛躍的向上ならびに局在プラズモン共鳴を活用する光電変換変換効率の飛躍的向上を図った。具体的成果は以下の通りである。(1)塩析法による金ナノ粒子堆積電極を作製した。金ナノ粒子のサイズ、添加する塩の種類を変えて生成する堆積構造を電子顕微鏡で観察し、ナノ構造を評価した。その結果、金ナノ粒子の融合の程度がHCl>NaClO_4>NaOHの順であることが明らかとなった。電気化学的特性については、NaClO_4の添加で生成した堆積電極が最も良好な応答を示すことが分かった。(2)光電変換への応用作製した電極に色素を自己集合法で吸着させ、光照射による光電流を観測した。色素修飾電極の吸収スペクトル、蛍光スペクトル、光電流アクションスペクトルを測定し、プラズモン電場による光電変換の増強が起こっていることをいくつかの系で明らかにした。(3)塩析法による金ナノ粒子堆積構造と、液/液界面法により作製した単粒子膜フィルムについて、ローダミン6Gをキャストし、表面増強ラマン散乱(SPR)スペクトルを測定した。その結果SERSスペクトル強度が、粒子のサイズ、融合の程度、金ナノ粒子の形状に著しく依存することを明らかにした。粒子サイズが35nmと15nmで比較した場合、前者の方が1桁以上高感度であった。また、NaClO_4で堆積した場合で最も強い信号が認められた。

金和银纳米粒子基于表面等离子体表现出显着的电场增强作用，其作为下一代光学功能器件的应用引起了人们的关注。在这项研究中，我们充分利用申请人开发的光学固定方法和化学组织方法，创造了一种表现出显着表面增强效果的纳米结构。此外，通过在宽波长范围内用表面等离子体激元诱导表面分子的振动和电子激发，我们的目标是利用局域等离子体共振显着提高拉曼信号灵敏度和光电转换效率。具体结果如下。 (1)采用盐析法制备金纳米颗粒沉积电极。通过使用电子显微镜观察通过改变金纳米粒子的尺寸和添加的盐的类型而形成的沉积结构来评价纳米结构。结果表明，金纳米颗粒的熔合度顺序为HCl>NaClO_4>NaOH。关于电化学性能，发现添加NaClO_4形成的沉积电极表现出最好的响应。 (2)在光电转换中的应用使用自组装方法将染料吸附到制造的电极上，并观察由光照射引起的光电流。我们测量了染料修饰电极的吸收光谱、荧光光谱和光电流作用光谱，结果表明等离激元电场在几个系统中增强了光电转换。 (3)将罗丹明6G浇铸在盐析法制备的金纳米粒子沉积结构和液/液界面法制备的单粒子薄膜上，测量表面增强拉曼散射(SPR)光谱。结果表明，SERS 光谱强度显着取决于金纳米粒子的粒径、融合程度和形状。当比较 35 nm 和 15 nm 的粒径时，前者的灵敏度高出一个数量级以上。此外，当沉积有 NaClO_4 时观察到最强的信号。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

S.Nitahara et al.: "Fabrication and photoelectrochemical properties of electron donor-acceptor assemblies via titanium oxide interlayers"Thin Sold Films. 438-439. 230-234 (2003)

S.Nitahara 等人：“通过氧化钛夹层的电子供体-受体组件的制造和光电化学特性”薄膜。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Surface-enhanced nonresonance Raman scattering from size- and morphology-controlled gold nanoparticle films

DOI：
10.1021/jp0490150
发表时间：
2004-08-05
期刊：
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
影响因子：
3.3
作者：
Suzuki, M;Niidome, Y;Yamada, S
通讯作者：
Yamada, S

S.Yamada et al.: "Gold nanoparticle-porphyrin self-assembled multistructures for photoelectric conversion"Thin Sold Films. 438-439. 70-74 (2003)

S.Yamada 等人：“用于光电转换的金纳米颗粒-卟啉自组装多重结构”薄膜。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Y.Niidome et al.: "Novel Method for Spatioselective Electroless Plating Catalyzed by Laser-Deposited Gold Nanoparticles"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 7640-7641 (2003)

Y.Niidome等人：“激光沉积金纳米颗粒催化的空间选择性化学镀的新方法”日本应用物理学杂志。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

From Two-To Three-Dimensional Molecular Assemblies for Photoelectric Conversion

用于光电转换的从二维到三维的分子组装体

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Journal of Photoscience 11
影响因子：
0
作者：
S.Yamada et al.
通讯作者：
S.Yamada et al.

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山田淳

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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
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Fuwei Zhuge

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2013
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Takao YASUI;Sakon RAHONG;Koki MOTOYAMA;Takeshi YANAGIDA;Qiong WU;Noritada KAJI;Masaki KANAI;Kentaro DOI;Kazuki NAGASHIMA;Masanobu TOKESHI;Masateru TANIGUCHI;Satoyuki KAWANO;Tomoji KAWAI;and Yoshinobu BABA;山口　祐典他;Yusuke Yamaguchi et al.;G.Meng他13名;高橋幸奈他;K.Nagashima他12名;Jing You et al.;K.Nagashima他11名;山田淳;片岸美保他;F.Zhuge他14名;山田淳;K. Nagashima et al.;山田淳;G. Meng et al.;G. Meng et al.;山田淳;長島　一樹;山田淳;Annop Klamchuen et al.;長島　一樹　他;Annop Klamchuen et al.;F. W. Zhuge;G. Meng;K. Nagashima;K. Nagashima;G. Meng;F. W. Zhuge;長島一樹;長島一樹;Yong He;Gang Meng;Sakon Rahong;K. Nagashima;K. Nagashima;G. Meng;長島一樹;Yong He;Gang Meng;Fuwei Zhuge;Gang Meng;金井真樹;Sakon Rahong;長島一樹
通讯作者：
長島一樹