局在プラズモン共鳴を用いたナノ分光センサーの開発

利用局域等离子体共振开发纳米光谱传感器

• 批准号: 07F07824
• 负责人: 朝日 剛
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07824/
• 关键词: 局在プラズモン共鳴; 金ナノ粒子; 蛍光増強; 単一粒子分光; 顕微分光; 蛍光

金ナノ粒子局在プラズモン共鳴のナノ分光センサー応用を目的に、本研究では金ナノ粒子を蛍光色素で被覆したコアーシェルナノ構造の作製とコアーシェル構造における蛍光増強の単一粒子分光測定による評価・解析を行った。表面をアミノシランで修飾したガラス基板表面に静電吸着法により市販の金ナノ粒子コロイド(平均粒径40、100nm)を固定化し、その表面に蛍光色素分子の薄膜を真空蒸着し、蛍光分子被覆金ナノ粒子を作製した。今年度の主たる成果として、ペリレンビスイミド(N,N-bis(2,5-di-tert-butylphenyl)-3,4,9,10-perylene dicarboximide)の薄膜(膜厚5-30nm)において、金ナノ粒子近傍からの蛍光強度が約25倍を増強されることを見出し、その機構解明を行った。これまでの蛍光増強に関する研究例では、分子の励起確率の増大による蛍光増強が多く報告されてきた。一方、本研究では、蛍光増強度の粒子サイズや色素薄膜の膜厚依存性さらに蛍光増強度の励起波長依存性を詳細に検討し、ペリレンビスイミド薄膜の蛍光増強メカニズムが主に発光の遷移確率の増大であることを強く示唆する結果を得た。そして、本実験のように、吸収と発光スペクトルのストークスシフトの大きなエキシマ発光について調べることは、蛍光増強の機構における光吸収確率と発光遷移確率の増大の効果を実験的に区別して議論しその機構を解明する上で有力なアプローチであることが示された。また、本成果は幅射遷移確率の小さな発光が金ナノ粒子の局在プラズモン共鳴よって効果的に増強されることを示すものであり、金ナノ粒子局在プラズモン共鳴のナノ分光センサー応用の基礎として重要な知見である。

为了将金纳米粒子的局域等离子体共振应用于纳米光谱传感器，本研究将制造金纳米粒子涂覆有荧光染料的核壳纳米结构，并利用单粒子评估和分析核壳结构的荧光增强效果。我做到了。将市售胶体金纳米颗粒（平均粒径40、100 nm）通过静电吸附固定在表面经过氨基硅烷修饰的玻璃基板表面，并在表面真空沉积一层荧光染料分子薄膜，形成荧光染料分子薄膜。荧光分子包裹的金纳米粒子被创造出来。本财年的主要成果包括苝二酰亚胺（N,N-双(2,5-二叔丁基苯基)-3,4,9,10-苝二甲酰亚胺）薄膜（5-30 nm厚）。我们发现金纳米粒子附近的荧光强度增强了约25倍，并阐明了其机制。在以往关于荧光增强的研究中，已经有很多由于分子激发概率增加而导致荧光增强的报道。另一方面，在本研究中，我们详细研究了荧光增强程度对染料薄膜的粒径和厚度的依赖性，以及荧光增强程度对激发波长的依赖性。我们获得的结果强烈表明这是增加的研究吸收和发射光谱中具有大斯托克斯位移的准分子发射，如在本实验中，涉及通过实验区分和讨论增加光吸收概率和发射跃迁概率在荧光增强机制中的影响。阐明问题的有力方法。此外，该结果表明，金纳米粒子的局域等离激元共振有效增强了小辐射跃迁概率的光发射，可以作为金纳米粒子局域等离激元共振在纳米光谱传感器中应用的基础。重要发现。

项目成果

Fabrication of fluorescent nanoparticles of dendronized perylenediimide by laser ablation in water

• DOI: 10.1007/s00339-008-4661-5
• 发表时间: 2008-06
• 期刊: Applied Physics A
• 作者: R. Yasukuni;T. Asahi;T. Sugiyama;Hiroshi Masuhara;Hiroshi Masuhara;Michel Sliwa;Johan Hofkens;F. Schryver;M. Auweraer;A. Herrmann;K. Müllen

Modification of the fluorescence spectra of dye thin film by surface plasmon resonance

表面等离子体共振对染料薄膜荧光光谱的修饰

• 发表时间: 2008
• 作者: Guillaume Laurent;Tsuyoshi Asahi
• 通讯作者: Tsuyoshi Asahi

バイオセンサーの先端科学技術と応用

生物传感器先进科学技术及应用

• 发表时间: 2007
• 作者: 朝日 剛;他41名
• 通讯作者: 他41名

Size-dependent Fluorescence Spectra of Individual Perylene Nanocrystals Studied by Far-Field Fluorescence Microspectroscopy Coupled with Atomic Force Microscope Observation

通过远场荧光显微光谱结合原子力显微镜观察研究单个苝纳米晶体的尺寸依赖性荧光光谱

• 发表时间: 2008
• 期刊: Polish Journal of Chemistry
• 作者: Tsuyoshi Asahi;Hideki Matsune;Ken Yamashita;Hiroshi Masuhara;Hitoshi Kasai;and Hachiro Nakanishi
• 通讯作者: and Hachiro Nakanishi

Enhancement of Excimer Fluorescence from Thin Dye Film by Single Gold Nanoparticles

• DOI: 10.1246/cl.2009.332
• 发表时间: 2009-04-05
• 期刊: CHEMISTRY LETTERS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Laurent, Guillaume;Asahi, Tsuyoshi
• 通讯作者: Asahi, Tsuyoshi