光制御可能な反応場を目指した金属ナノ粒子・フォトクロミック分子複合体の創生

针对光控反应场的金属纳米粒子/光致变色分子复合物的创建

基本信息

批准号：
09J07266
负责人：
西弘泰
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、金属ナノ粒子がプラズモン増強効果により光化学反応を促進する反応場として機能することを示し、最終的には光による制御が可能な新しい反応場を創生することを目指して、フォトクロミックジアリールエテンポリマーで覆われた金属ナノ粒子(Au-poly(DE))を合成し、その光学特性の評価を行っている。平成23年度は、金ナノ粒子のプラズモン増強効果に大きな影響を及ぼすと考えられる粒子の粒径、ナノ粒子表面からジアリールエテンまでの距離、ジアリールエテンの分子構造および照射波長の影響を実験的に明らかにすることを目的とし、粒径やポリマーの構造、ジアリールエテン分子の構造などを制御したAu-poly(DE)を合成し、様々な照射波長下における光開環反応に対するプラズモン増強効果を解析した。その結果、より大きな金ナノ粒子のより近傍において大きなプラズモン増強効果が観測された。一方、プラズモン増強効果はジアリールエテンの分子構造や光学特性には依存せず、金ナノ粒子のプラズモン共鳴バンドから離れた長波長側の光を用いた際に最も大きなプラズモン増強効果が観測された。これは金ナノ粒子のプラズモン共鳴バンドの形状から予想される傾向と異なっており、金ナノ粒子のプラズモン増強効果が特徴的な波長依存性を示すことが明らかとなった。また、金ナノ粒子を銀ナノ粒子置き換えたAg-poly(DE)を合成する手法を確立し、得られたAg-poly(DE)を用いて銀ナノ粒子のプラズモン増強効果の解析を行った。その結果、金ナノ粒子よりも顕著なプラズモン増強効果が観測され、例えば直径約19nmの銀ナノ粒子において450nmの光を照射した際には、粒子の表面から約8nmの範囲において6倍反応速度が増大していると見なせることが明らかとなった、また、銀ナノ粒子が吸収する光の量と反応速度が比例関係にあり、金ナノ粒子とは異なり、プラズモン増強効果が単純にナノ粒子が吸収した光の量のみに依存することが示唆された。以上の成果により、金属ナノ粒子のプラズモン増強効果における新たな知見が得られた。

在这项研究中，我们证明了金属纳米粒子作为一个反应场，通过等离子体增强效应促进光化学反应，我们的目标是最终创建一个可以由光控制的新反应场，我们合成了覆盖有聚合物（Au）的金属纳米粒子。 -poly(DE)) 并评估其光学性能。 2011年度，我们将通过实验明确对金纳米颗粒的等离激元增强效果有重大影响的粒径、纳米颗粒表面到二芳基乙烯的距离、二芳基乙烯的分子结构以及照射波长的影响。我们合成了具有可控粒径、聚合物结构、二芳基乙烯分子结构等的Au-poly(DE)，并分析了不同照射波长下等离子体增强对光开环反应的影响。结果，在较大的金纳米粒子附近观察到较大的等离子体增强效应。另一方面，等离激元增强效应不依赖于二芳基乙烯的分子结构或光学性质，并且当使用远离金纳米粒子的等离激元共振带的长波长的光时观察到最大的等离激元增强效应。这与根据金纳米颗粒的等离激元共振带的形状所预期的趋势不同，并且已经清楚金纳米颗粒的等离激元增强效果表现出特征波长依赖性。我们还建立了用纳米银代替纳米金的Ag-poly(DE)的合成方法，并利用所得的Ag-poly(DE)分析了银纳米颗粒的等离激元增强效应。结果，观察到比金纳米粒子更显着的等离子体激元增强效果，例如，当用450nm的光照射直径约19nm的银纳米粒子时，反应速率在约8的范围内增加了六倍；距粒子表面的 nm 逐渐增大。此外，表明银纳米粒子吸收的光量和反应速率彼此成正比，并且与金纳米粒子不同，等离激元增强效应只是纳米粒子吸收的光量的函数。它仅取决于通过上述结果，获得了关于金属纳米粒子的等离子体增强效应的新知识。