Fabrication of Cooperative Multiple Plasmonic Structures Using Metal Nanoparticle-Grating and Their Organic Photo-electronic device Applications
| Project/Area Number |
20H02601
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29010:Applied physical properties-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
馬場 暁 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80452077)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
城内 紗千子 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20870760)
L CHUTIPARN 新潟大学, 自然科学系, 助教 (90769316)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
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| Keywords | 表面プラズモン / 有機太陽電池 / センサ / 有機光・電子デバイス / 金属ナノ粒子 / 格子構造 / 金量子ドット / プラズモン / 金属微粒子 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、金属微粒子のナノ構造制御とそこで発現する光学現象の理論的及び実験的解明、並びにこの現象を用いた新規有機光・電子デバイスの考案を目的とする。金属微粒子からなる金属ナノ構造は、局在表面プラズモン・伝搬型表面プラズモンの同時励起が可能であり、二つのプラズモン光電場の相乗効果により、大きな光電場増強や光熱発生など新規機能の発現が期待される。さらに、金原子からなる金量子ドットも集積することで、量子効果も加えてそれらが協働するプラズモニックシステムの創出を目指す。新規有機系光電変換デバイスや光熱電デバイスを開発することで、プラズモニック有機光・電子デバイス応用のための基盤技術を確立する
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、局在プラズモン・伝搬プラズモン・量子効果が協働する著しい光電場増強現象が得られるプラズモニック構造を創出し、理論的にメカニズムを解明した上で高効率・高感度な新規有機光・電子デバイスの提案を行うことを目的としている。
この目的に対して、今年度はこれまでに得られた表面プラズモン励起増強有機太陽電池の実験結果について、FDTDシミュレーションを用いた詳細な検討を行った。シミュレーションでは、金属グレーティング上に励起する伝搬型表面プラズモンの電界内に金ナノロッドを向きや配置の位置を変えて検討した。その結果、金ナノロッドのセルの膜厚方向への角度を変化させることで、局在プラズモンと伝搬型表面プラズモンの相互作用による大きな電界増強が得られることが分かった。
また、今年度は、金微粒子／ｎ形ポリマー（ＢＢＬ）を用いたグルコース検出のための光電気化学センサの検討も行った。センサはITO基板上に真空蒸着法により金微粒子を堆積し、その上にBBL薄膜をスピンコート法により堆積して作製した。グルコースを検出するセンサの能力は、クロノアンペロメトリーによって確認を行った。光照射下では、グルコース濃度の上昇に伴って 光電気化学的な電流が増加し、直線的な応答が観察された。このセンサにおいて、金微粒子を混合することによりセンシング感度の向上が得られたことから、局在プラズモン励起により誘起されたホットエレクトロンによりキャリア濃度が上がったことが要因であると考えられた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(77 results)
