金ナノ構造体の強い局所光学活性によるキラル光化学反応場の開拓

金纳米结构强局域光学活性发展手性光化学反应场

基本信息

批准号：
15J01261
负责人：
橋谷田俊
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，金ナノ構造体が示す光学活性の起源を解明するとともに，ナノ構造体を光化学反応場として光のキラリティを分子系に転写し，最終的に分子構造にキラリティを誘起できることを示すことである。本年度は，昨年度に開発したナノ物質周辺の光電場の偏光状態が計測できる近接場偏光解析（NF-P）法を用いて以下の2つの研究を実施した。まず，金ナノ構造単体が示す光学活性の発現メカニズム解明を試みた。直線偏光を照射した金ナノ円盤が局所的に左向き・右向きにねじれたキラルな楕円偏光電場を発生することを実験的に観測した。さらに，入射直線偏光の方位角を回転させると，左右のキラル光電場の空間分布も回転するという状況を実測した。このようにキラリティの無い光とナノ構造を用いて，光電場のねじれの向きをナノスケールで制御できることを実験的に実証したのはこれが初めてである。理論計算結果と実験結果の比較から，ナノ構造のプラズモンの共鳴励起がキラル光電場の発生に重要な役割を担うことも明らかとなった。キラル光電場の発生は光学活性の発現と密接に関係すると考えられ，その直接観測はナノ構造が示す光学活性の起源を解明する上で重要な成果である。次に，キラルな金ナノ構造にアキラル色素分子を吸着させる前後のナノ構造周辺のキラル光電場の空間分布を計測し，それらを比較することで金ナノ構造・色素分子複合体が示す円偏光発光の発現メカニズムの解明を試みた。特定の波長の直線偏光を照射したキラルナノ構造単体が局所的に純粋な円偏光電場を発生することを観測した。また，ナノ構造・分子複合系からの蛍光の円偏光度の分布を測定したところ，複合体周辺で純度の高い円偏光が観測された。これらの結果から，キラル構造周辺に発生したキラル光電場がアキラル分子と相互作用することによって，分子の蛍光に円偏光が誘起された可能性が示唆される。

这项研究的目的是阐明金纳米结构所表现出的光学活性的起源，并证明可以将光的手性使用纳米结构作为光化学反应场转移到分子系统中，并最终在分子结构中诱导chir术。今年，我们使用近场椭圆法（NF-P）方法进行了两项研究，该研究使我们能够测量去年开发的纳米材料周围光电场的极化状态。首先，我们试图阐明仅金纳米结构所表现出的光学活性的表达机理。我们在实验上观察到，用线性极化光照射的金纳米虫产生了手性椭圆极化电场，该电场是局部扭曲的左和右定向的。此外，我们实际上已经测量了入射线性极化的方位角旋转时的情况，左右手性光电场的空间分布也旋转。这是我们第一次在实验上证明，可以使用没有手性的光和纳米结构在纳米级中控制光电场中的扭转方向。理论计算结果和实验结果的比较还表明，纳米结构的等离子体的共振激发在手性光电场的产生中起重要作用。手性光电场的产生被认为与光学活性的表达密切相关，对这些结果的直接观察是阐明纳米结构所展示的光学活动的起源的重要结果。接下来，我们测量了吸附在手性金纳米结构上之前和之后纳米结构周围纳米结构周围手性光电场的空间分布，并比较它们以阐明金纳米结构和染料分子复合物的圆极化发射的机制。据观察，用特定波长的线性极化光照射的手性纳米结构会产生局部纯净的圆形极化电场。此外，当测量纳米结构复合系统中圆极化荧光的分布时，在复合物周围观察到具有高纯度的圆形极化光。这些结果表明，由于手学结构周围的手性光电场与恰当分子的相互作用，可能已在分子的荧光中诱导循环光。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

金ナノ長方形のプラズモン共鳴励起に伴う局所光学活性の偏光解析

与金纳米矩形等离子共振激发相关的局部光学活性的偏振分析

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
橋谷田俊，成島哲也;岡本裕巳
通讯作者：
岡本裕巳

Optical Activity Governed by Local Chiral Structures in Two-Dimensional Curved Metallic Nanostructures

二维弯曲金属纳米结构中局部手性结构控制的光学活性

DOI：
10.1002/chir.22611
发表时间：
2016
期刊：
Chirality
影响因子：
2
作者：
T. Narushima;S. Hashiyada;H. Okamoto
通讯作者：
H. Okamoto

アキラルな金ナノ構造体と直線偏光を用いた分子キラリティの高感度検出

使用非手性金纳米结构和线偏振光对分子手性进行高灵敏度检测

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
永本　翠;依光　英樹;西村　貴洋;Shun Hashiyada，Affar Karimullah，Hiromi Okamoto，Malcolm Kadodwala;永本　翠，山内大輔，西村貴洋，依光英樹;橋谷田俊，Affar Karimullah，岡本裕巳，Malcolm Kadodwala
通讯作者：
橋谷田俊，Affar Karimullah，岡本裕巳，Malcolm Kadodwala

Ultrasensitive detection of chirality of chiral supramolecules based on chiral electromagnetic fields created by achiral plasmonic metamaterials

基于非手性等离子体超材料产生的手性电磁场对手性超分子的手性进行超灵敏检测

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
永本　翠;依光　英樹;西村　貴洋;Shun Hashiyada，Affar Karimullah，Hiromi Okamoto，Malcolm Kadodwala
通讯作者：
Shun Hashiyada，Affar Karimullah，Hiromi Okamoto，Malcolm Kadodwala

長方形金ナノ構造体におけるプラズモン場の偏光状態マッピング

矩形金纳米结构中等离激元场的偏振态映射