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:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 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。
本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,并证明光的手性可以利用纳米结构作为光化学反应场转移到分子体系中,最终在分子结构中诱导手性是为了展示。今年,我们利用去年开发的近场偏振分析(NF-P)方法进行了以下两项研究,该方法可以测量纳米材料周围光电场的偏振状态。首先,我们试图阐明金纳米结构单独表现出的光学活性的机制。我们通过实验观察到,用线偏振光照射的金纳米盘会产生局部左右扭曲的手性椭圆偏振电场。此外,我们实际测量到,当入射线偏振光的方位角旋转时,左右手性光电场的空间分布也发生旋转。这是首次通过实验证明可以使用无手性光和纳米结构在纳米尺度上控制光电场的扭曲方向。理论计算结果与实验结果的比较表明,纳米结构中等离激元的共振激发在产生手性光电场方面发挥着重要作用。手性光电场的产生被认为与光学活性的表现密切相关,其直接观察是阐明纳米结构光学活性起源的重要结果。接下来,我们测量了非手性染料分子吸附到手性金纳米结构之前和之后纳米结构周围的手性光电场的空间分布,并通过比较它们,我们研究了金纳米结构/染料分子复合物发射的圆偏振光我们试图阐明表达机制。我们观察到,用特定波长的线偏振光照射的单个手性纳米结构会局部产生纯圆偏振电场。此外,当我们测量纳米结构/分子复合系统的荧光圆偏振度分布时,在复合材料周围观察到高纯度的圆偏振光。这些结果表明,手性结构周围产生的手性光电场与非手性分子相互作用,从而诱导分子荧光的圆偏振。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
グラスゴー大学(英国)
格拉斯哥大学(英国)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
近接場光照射による新しい光学活性ナノイメージング手法の開発
利用近场光照射开发新型光学活性纳米成像方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 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
アキラルなプラズモニックナノ構造体が創る強くねじれた光を用いたキラル超分子の高感度検出
利用非手性等离子体纳米结构产生的强扭曲光对手性超分子进行高灵敏度检测
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    橋谷田 俊;Affar Karimullah;岡本 裕巳;Malcolm Kadodwala
  • 通讯作者:
    Malcolm Kadodwala
橋谷田俊の個人HP
桥矢田俊的个人网站
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
金ナノ長方形の縦モードプラズモン励起に伴う局所光学活性
与金纳米矩形的纵模等离子体激发相关的局部光学活性
  • 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
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