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。

本财年，我们对表面等离子体增强的丁二炔光固相聚合反应进行了详细研究，并对金属纳米粒子对稀土离子的捕获效果及其光学性质进行了研究。已经报道了几个在金属纳米粒子或纳米结构表面上研究丁二炔光固相聚合反应的例子，但它们都是基于一般的丁二炔，不涉及聚合反应中的相变行为。是一个例证。另一方面，在这项研究中，我们使用了一种在聚合反应中经历相变的特定丁二炔。结果，我们成功地观察到了聚合反应速率的特定激发光强度依赖性，这是由于非相变型聚合反应。换句话说，在涉及相变的聚合反应中，如果激发光强度超过一定阈值，则反应速率将经历无限的相变，因此理想情况下聚合反应速率不应依赖于激发光强度。 ，由于在相变发生之前实际上存在诱导期，因此发现可以获得表面等离子体激元的增强效果。该研究发表在J.Phys.Chem.C上，因为迄今为止尚未见报道，且具有很强的新颖性。此外，我们用具有离子捕获效应的配体涂覆金属纳米粒子，并通过捕获稀土离子来研究其光学性质的变化。这里，没有观察到由于表面等离子体激元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的等离子体激元吸收引起的猝灭效应。这被认为是因为捕获的稀土离子和金属纳米颗粒之间的距离约为1至2nm，并且由于它们非常接近，所以猝灭效应占主导地位。上述结果表明，金属表面与目标化合物之间的距离是获得表面等离子体增强效果的极其重要的因素。

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