表面プラズモンが関与する光化学反応と新規ハイブリッドナノ構造体創成に関する研究

涉及表面等离子体激元的光化学反应和新型混合纳米结构的创建研究

• 批准号: 10J05530
• 负责人: 横山 喬大
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05530/
• 关键词: 表面プラズモン; 電場増強効果; 金属ナノ構造体; 光重合反応

当該年度は、表面プラズモンが増強するジアセチレンの光固相重合反応の詳細検討と、金属ナノ粒子による希土類イオンの捕獲作用とその光学特性に関する研究を行った。金属ナノ粒子もしくはナノ構造体の表面においてジアセチレンの光固相重合反応を検討した例はすでにいくつか報告されていたが、それらはいずれも重合反応に相転移挙動を伴わない一般的なジアセチレンにおける例証であった。一方、本研究では、重合反応に相転移を伴う特異的なジアセチレンを用いて検討を行った。その結果、非相転移型重合反応であることに起因する、重合反応速度の特異的な励起光強度依存性の観測に成功した。すなわち、相転移を伴う重合反応においては、あるしきい値以上の励起光強度では、反応速度が無限大の相転移を起こすため、理想的には重合反応速度は励起光強度に依存しないと考えられるが、実際には相転移が引き起こされるまでに誘導期間が存在するため、表面プラズモンによる増強効果が得られることがわかった。このような検討例はこれまで報告がなく新規性が高いため、J.Phys.Chem.Cに掲載された。また、金属ナノ粒子をイオン捕獲作用を持つような配位子で覆い、希土類イオンを捕獲することによるその光学特性の変化を検討した。ここでは、表面プラズモンによる希土類イオンの発光の増強は観測されず、金属ナノ粒子のプラズモン吸収による消光効果のみが観測された。これは、捕獲された希土類イオンと金属ナノ粒子との距離が1～2nm程度であり、極めて近いために消光効果が優勢であるからと考えられる。以上の結果から、表面プラズモンによる増強効果を得るためには金属表面と対象化合物の距離が極めて重要な因子であることが示唆された。

在今年，我们对二乙烯的照片果质相聚合反应进行了详细检查，该反应通过表面等离子体增强，并研究了金属纳米颗粒及其光学特性对稀土离子的捕获作用。已经报道了几个例子来研究二乙烯在金属纳米颗粒或纳米结构表面上的照片果质相聚合反应，所有这些反应在一般二乙烯烯中均未涉及聚合反应中的相位过渡行为。另一方面，在这项研究中，我们使用特定的二乙烯进行了研究，该二乙烯涉及聚合反应中的相变。结果，我们成功地观察到聚合反应速率的特定依赖性对由于非相过渡型聚合反应而引起的激发光强度。也就是说，在涉及相变的聚合反应中，反应速率是在高于一定阈值的激发光强度下无限产生的，因此理想情况下，聚合反应速率不取决于激发光强度，但实际上，在产生相变的诱导周期并因此而导致表面效应之前，则具有诱导周期。到目前为止，尚未报道这样的研究示例，并且已经很新颖，并且已发表在J.Phys.Chem.C.中。此外，通过用具有离子捕获效果的配体覆盖并捕获稀土离子的配体来检查金属纳米颗粒的光学性质的变化。在这里，没有观察到由于表面等离子体引起的稀土离子发射的增强，并且仅观察到由于金属纳米颗粒吸收等离子体引起的淬灭作用。这被认为是因为被捕获的稀土离子和金属纳米颗粒之间的距离约为1-2 nm，并且淬灭效应是主要的，因为它非常接近。以上结果表明，为了获得表面等离子引起的增强效应，金属表面与靶化合物之间的距离是极为重要的因素。

项目成果

金ナノ構造体を用いたプラズモン増強場における光重合反応

使用金纳米结构的等离子体增强场中的光聚合反应

• 发表时间: 2011
• 作者: T.Yokoyama;他;横山喬大
• 通讯作者: 横山喬大

金ナノ構造体を用いた表面プラズモン増強場での光重合反応

使用金纳米结构的表面等离子体增强场中的光聚合反应

• 发表时间: 2010
• 作者: 横山喬大;小野寺恒信;他
• 通讯作者: 他

Plasmon-Enhanced Photopolymerization of SU-8 on Rough Gold Surfaces

• DOI: 10.1021/jp106263h
• 发表时间: 2010-11
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: T. Yokoyama;A. Masuhara;T. Onodera;H. Kasai;H. Oikawa

Silver Nanoparticles-Accelerated Photopolymerization of a Diacetylene Derivative

银纳米颗粒加速丁二炔衍生物的光聚合

• DOI: 10.1021/jp2039288
• 发表时间: 2011
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry C
• 作者: T.Yokoyama;他
• 通讯作者: 他