金属微粒子を媒体とした液体中のマイクロプラズマ生成と生御

• Project/Area Number: 16040204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 真船 文隆 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (50262142)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥5,700,000 (Direct Cost: ¥5,700,000); Fiscal Year 2005: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2004: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
• Keywords: マイクロプラズマ / パルスレーザー / 金微粒子 / 局所反応場 / プラズマ状態 / ナノ反応場 / ブレークダウン / 金属微粒子 / プラズマ吸収帯 / 光散乱

Research Abstract

液体中に分散された金微粒子に対して、微粒子が吸収する波長のパルスレーザーを照射すると、微粒子近傍がプラズマ状態になる。我々は、このようなプラズマ状態が、まったく新しい化学反応場になること見出した。コロイド状微粒子の保護剤としてSDS(硫酸ドデシルナトリウムC_<12>H_<25>SO_4Na)を用いた場合、化学合成や光化学反応の常識では官能基の部分(-CH_2OSO_3^-)が最も反応をうけやすいサイトであるにもかかわらず、レーザー照射によって炭素鎖が切断される現象を核磁気共鳴法によって見出した。また、別の保護剤としてPVP(ポリビニルピロリジノン(C_6H_9NO)_n)を用いた場合は、レーザー照射領域のみ粘張な固形状物質が生成した。PVP分子間に化学結合が生じ重合した結果、新たなPVP高分子が生成したためと考えられる。
さらに、微粒子のごく近傍でのみ反応が進行することを確認するために、ナノ反応場とタンパク分子の相互作用の実験を行った。リゾチームは、等電点が11であるので、溶液のpHを11にすると、アミン基とカルボキシル基の部位が中和され、溶解度が減少する。金微粒子の分散液にリゾチームを添加し、pHを11にすると、リゾチームが金微粒子の周囲に凝集する。そこで、金微粒子に対してパルスレーザーを照射すると、リゾチームが分解されることがわかった。一方、溶液のpHを4にすると、リゾチームは均一に溶解する。この条件で、金微粒子に対してパルスレーザーを照射すると、リゾチームがほとんど分解されなかった。っまり、反応は、金微粒子のごく近傍でしか起こらないことを示している。

Research Products

• [Journal Article] Gas Phase Ion Formation from a Liquid Beam of Arginine in Aqueous Solution by IR Multiphoton Excitation (2006)
  • Author(s): N.Toyota, J.Kohno, F.Mafune, T.Kondow
  • Journal Title: Chem.Phys.Lett. 419 Pages: 369-373
• [Journal Article] Aggregation and Fast Diffusion of Dye Molecules on Air-Glycerol Interface Observed by Confocal Fluorescence Microscopy (2005)
  • Author(s): Y.Takeda, F.Mafune, T.Kondow
  • Journal Title: J.Photochem.Photobio. A : Chemistry 175 Pages: 215-221
• [Journal Article] Multiphoton chemical reactions on liquid beam surface (2005)
  • Author(s): J.Kohno, F.Mafune, T.Kondow
  • Journal Title: Bulletin of the Chemical Society of Japan 78 Pages: 957-976
  • NAID: 10016142736
• [Journal Article] Formation of Au(III)-DNA Coordinate Complex by Laser Ablation of Au Nanonarticles in Solution (2005)
  • Author(s): Yoshihiro Takeda, Tamotsu Kondow, Fumitaka Mafune
  • Journal Title: Nucleosides, Nucleotides, and Nucleic Acids 24 Pages: 1215-1225
• [Journal Article] Degradation of Protein inoNanoplasma Generated around Gold Nanoparticles in Solution by Laser Irradiation (2005)
  • Author(s): Y.Takeda, T.Kondow, F.Mafune
  • Journal Title: J.Phys.Chem.B. 110 Pages: 2393-2397
• [Journal Article] Ejection of Large Neutral Cluster from Liquid Beam Surface Following IR Laser Irradiation (2004)
  • Author(s): J.Kohno, F.Mafune, T.Kondow
  • Journal Title: J.Phys.Chem.A 108 Pages: 970-970
• [Journal Article] Ejection of Clusters from Liquid Beam Surface by IR Laser Irradiation (2004)
  • Author(s): J.Kohno, N.Toyama, F.Mafune, T.Kondow
  • Journal Title: Isr.J.Chem. 44 Pages: 215-215
• [Journal Article] Surface Properties of Surfactant-Free Oil Droplets Dispersed in Water Studied... (2004)
  • Author(s): T.Sakai, Y.Takeda, F.Mafune, T.Kondow
  • Journal Title: J.Phys.Chem.B 108 Pages: 6359-6359
• [Journal Article] Structure Diagram of Gold Nanoparticles in Solution under Irradiation of UV Pulse Laser (2004)
  • Author(s): F.Mafune
  • Journal Title: Chem.Phys.Lett. 397 Pages: 133-133
• [Journal Article] Entropy Production Mapping on Stretched DNA Interacted with Proteins (2004)
  • Author(s): Y.Takeda, F.Mafune, T.Kondow
  • Journal Title: J.Biotech. 114 Pages: 47-47
• [Journal Article] Self-Organization of Histone-Jointed Three-Dimensional DNA Network (2004)
  • Author(s): Y.Takeda, F.Mafune, T.Kondow
  • Journal Title: Materials Sci.and Eng.C 24 Pages: 769-769