金ナノ粒子・金クラスターを用いた高効率プラズモン誘起太陽電池の開発

使用金纳米颗粒和金团簇开发高效等离子体诱导太阳能电池

基本信息

批准号：
13J11083
负责人：
石田拓也
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J11083/
关键词：
表面プラズモン増強電場機能性金ナノ粒子単粒子膜自己集合単分子膜 Langmuir-Blodgett法プラズモン金ナノ粒子ポルフィリン疎水化金クラスター局在表面プラズモン共鳴ベンゼンチオール誘導体振動分光エネルギーまたは電子移動

项目摘要

オクタデカンチオール(ODT)またはポルフィリン連結アルカンチオール誘導体(PC10S)で表面修飾した金ナノ粒子(AuNP)(ODT-AuNPならびにPC10S-AuNP)の評価と,簡便な固定化法の確立並びに評価を行った.局在表面プラズモン共鳴（LSPR）を示すAuNPを基板に固定化する技術を確立することは,表面プラズモン(SP)をデバイスへ応用していく上で重要な課題であり,明瞭なLSPRを示す粒径10 nm以上のAuNPの組織体を構築することが必須である.本研究では簡便に高密度単粒子膜を作製可能なLangmuir-Blodgett(LB)法を用いて,AuNP基板の作製を試みた.しかし,LB法にはAuNPが低極性有機溶媒に可溶かつ安定でなければならないという制限があるため,粒径10 nm未満のAuNPが限界であった.LSPRによる増強電場は,粒径50 nm程度で最大になるので,より大きな粒子を用いることが望ましい.そこで,粒径50 nmまでのODT-AuNPの合成を前年度までに報告した.本年度は,LB法によるODT-AuNP膜作製を行った.その結果,高密度単粒子膜を作製し,粒径による共鳴波長制御に成功した.また,大きな粒子の粒子膜は,より大きな増強電場を発生させているものと考えている.次に,ODT-AuNPの技術を応用して,PC10S-AuNP基板を作製した.まず,増強電場と相互作用しやすく配向したPC10S-AuNP(粒径15-80 nm)を調製し,この溶液が最大で15倍もの発光増強を示すことを観測した.この強い発光は,高配向による効果と推測される.また,LB法により粒子膜を作製した結果,SPとPC10Sの励起子の強い相互作用が示唆された,強いLSPRを発現するAuNPの機能化と簡便な固定化法の確立に成功したことは,SPの実用化へ大きく貢献できる成果であると確信している.

十八烷硫醇 (ODT) 或卟啉连接的烷硫醇衍生物 (PC10S) 表面修饰的金纳米颗粒 (AuNPs)（ODT-AuNPs 和 PC10S-AuNPs）的评价以及简单固定化方法的建立建立一种将表现出局域表面等离子体共振 (LSPR) 的 AuNP 固定在基板上是将表面等离子体 (SP) 应用于显示清晰 LSPR 的器件的一个重要问题。构建纳米级或更大尺寸的 AuNP 组织至关重要。在本研究中，我们尝试使用 Langmuir-Blodgett (LB) 方法制造 AuNP 基板，该方法可以轻松制造高密度单颗粒薄膜。 , ,由于LB法的局限性在于AuNPs必须在低极性有机溶剂中溶解且稳定，因此限制为粒径小于10 nm的AuNPs。局域表面等离子体共振的增强电场为由于最大值约为50 nm，因此需要使用较大的颗粒。去年，我们报道了纳米级ODT-AuNPs的合成。今年，我们采用LB法制备了ODT-AuNP薄膜。结果，我们制备了高密度单颗粒薄膜，并通过粒径控制共振波长也取得了成功。我们认为这会产生更大的增强电场。接下来，我们应用 ODT-AuNP 技术来制造 PC10S-AuNP 基板（粒径为 15-80）。 nm)，观察到该溶液显示出高达15倍的发光增强。这种强发光被推测是由于高取向的影响。此外，作为通过LB法制备颗粒膜的结果，SP我们认为我们成功地对表现出强局域表面等离子体共振的AuNPs进行了功能化，并建立了一种简单的固定方法，这表明PC10S和PC10S激子之间存在很强的相互作用，这一成就可以极大地促进SP的实际应用。