プラズモン誘起界面電荷分離現象のメカニズムの解析

等离子体引起的界面电荷分离现象的机理分析

基本信息

批准号：
10J09318
负责人：
数間恵弥子
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
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

项目摘要

本研究では、金属ナノ粒子-半導体界面で起こるプラズモン誘起界面電荷分離(PICS)のメカニズムの解明と、PICSを利用した新規デバイスの開発を目指す。本年度は、TiO_2上に二軸配向したAgナノロッドのPICSに基づく酸化溶解を利用した新規の画像記録材料への応用を検討した。本研究で作製したTiO_2上のAgナノロッドは多分散であり、可視-赤外域にかけて幅広い吸収を示す。これに特定波長の光を照射すると、照射波長で吸収が減少した。赤外域における吸収の変化は目に見えない画像記録に利用できる。実際に赤外光で記録した画像は、目には見えず、赤外カメラを通して書き込んだ波長の光の下でのみ認識できた。さらに、多波長の光による画像の多重記録も実現できた。また、配向したAgナノロッドは偏光方向に選択的に反応し、偏光選択的に吸収が変化する。この変化を利用した画像記録もでき、二方向の偏光によっても画像の多重記録を実現した。画像記録の過程では、PICSにより共鳴Agナノロッドは酸化溶解して長さが短くなり、溶け出したAgイオンはTiO_2へ移動した電子と再結合して周囲に小さなAgナノ粒子が再析出する。画像の消去には変化したナノロッドを元に戻すことが必要である。そこで本研究では新たな消去法として、再析出粒子が共鳴する青色光の照射により再析出粒子を再酸化させ、Agナノロッドの長さ・形状を元に戻すことに成功した。光照射によるAgナノロッドの可逆な形態変化を達成したことにより、可視-赤外フォトクロミズムが実現した。本材料は秘密保持やパスポート、クレジットカードなどの偽造防止、認証技術などに応用が期待される。また本年度は、多極子のプラズモン共鳴励起に有利な高アスペクト比のAgナノロッドの酸化溶解挙動の解析により、これまで未確認であった多極子プラズモン誘起の電荷分離を初めて観測した。

这项研究旨在阐明在金属纳米粒子 - 触发器界面上发生的等离子体诱导的界面电荷分离（PIC）的机制，并使用图片开发新设备。今年，我们研究了使用基于图片的氧化溶解的新图像记录材料的双轴纳米棒的应用。在本研究中产生的TIO_2上的Ag纳米棒是多分散的，并且在可见的infrared范围内表现出广泛的吸收。当其用特定波长的光照射时，在辐照波长下降低了吸收。红外范围的吸收变化可用于看不见的图像记录。注视在红外线中记录的图像对眼睛看不到，只能在通过红外摄像机编写的波长中识别出。此外，可以使用多个波长光对图像的多路复用记录。此外，定向的Ag纳米棒有选择地在极化方向反应，其吸收有选择地变化。图像记录也可以用于利用此更改，并且可以通过双向极化来实现图像的多路复用。在图像记录过程中，谐振Ag纳米棒被图片氧化并溶解，谐振Ag纳米棒的长度减小，并且溶解的Ag离子与电子迁移至TIO_2的溶解Ag离子重组，从而导致小的Ag纳米颗粒在周围重新注射。为了删除图像，有必要恢复更改的纳米棒。因此，在这项研究中，作为一种新的消除方法，我们通过照射蓝光成功地重新氧化了重新定位的颗粒，蓝光与重新沉积的颗粒产生了共鸣，并恢复了Ag纳米棒的长度和形状。通过光照射引起的Ag纳米棒的可逆形态变化来实现可见的红外光色素。预计该材料将用于机密性，防止护照和信用卡伪造以及身份验证技术。此外，在今年，我们通过分析具有高纵横比的Ag纳米棒的氧化 - 氧化 - 分离行为，观察到了先前未确认的电荷分离，这对多极等离子体的等离子体等离子体共振激发而有利。