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Chemistry in Femtosecond pulse Filamentation - Metalion Reduction and Metal nano Particle Formation-

Research Project

Project/Area Number 26410028
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

NAKASHIMA Nobuaki  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特任教授 (00106163)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 谷口 誠治  公益財団法人レーザー技術総合研究所, レーザーバイオ化学研究チーム, 副主任研究員 (00342725)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) YATSUHASHI Tomoyuki  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70305613)
YAMANAKA Ken-ichi  株式会社豊田中央研究所, 稲垣特別研究室, 研究員 (40418455)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywordsフィラメンテーション / フェムト秒レーザー / 金属微粒子 / 熔融塩 / イオン化 / 還元反応 / 白色光 / 金錯体イオン / 銀イオン / 多光子反応 / 溶媒和電子 / 遷移金属
Outline of Final Research Achievements

Reductions followed by particle formation of metal ions in aqueous solution were studied using 800 nm, 90 femtosecond laser pulses with a laser intensity range beginning at sub-micro-Joules/pulse, where the intensities were at or just below supercontinuum generation. Products were observed as surface resonance absorptions assignable to Ag, Au nanoparticles (NPs) and light scattering, indicating the formation of Pd NPs. The consumption efficiencies of metal ions from the Au and Pd ions were estimated to be 10-3 per incident photon. The major absorbing species of the laser energy was water, which led to the formation of solvated electrons that acted as a reducing agent of metal ions, while direct multi-photon dissociation to neutral atoms was unlikely.
Metal ion Fe3+and Yb3+ systems are also discussed, where Fe3+ to Fe2+ was ascribed to two-photon absorption and Yb3+ to Yb2+ to a reduction followed by solvent ionization.

Report

(4 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Research-status Report
  • 2014 Research-status Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2017 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] フェムト秒レーザーによる液相化学反応およびナノ材料創成2017

    • Author(s)
      岡本拓也、中島信昭、八ッ橋知幸
    • Journal Title

      レーザー研究

      Volume: 45 Pages: 278-282

    • NAID

      130007957316

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] フェムト秒パルスによる金属イオンの還元,金属微粒子の生成2016

    • Author(s)
      中島信昭
    • Journal Title

      レーザークロス

      Volume: 337 Pages: 3-4

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] 研究と年齢,Faradayの最後の実験2016

    • Author(s)
      中島信昭
    • Journal Title

      光化学

      Volume: 特別記念号 Pages: 43-44

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Anisotropic Coulomb explosion of acetylene and diacetylene derivatives2016

    • Author(s)
      Naoya Mitsubayashi, Tomoyuki Yatsuhashi*, Hiroki Tanaka, Satoshi Furukawa, Masatoshi Kozaki, Keiji Okada, Nobuaki Nakashima
    • Journal Title

      Int. J. Mass Spectrom

      Volume: 403 Pages: 43-52

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2016.03.011

    • NAID

      120006542633

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019914

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Intact Four-atom Organic Tetracation Stabilized by Charge Localization in the Gas Phase2016

    • Author(s)
      T. Yatsuhashi, K. Toyota, N. Mitsubayashi, M. Kozaki, K. Okada, N. Nakashima
    • Journal Title

      ChemPhysChem

      Volume: 17 Issue: 19 Pages: 2977-2981

    • DOI

      10.1002/cphc.201600555

    • NAID

      120006542632

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019760

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Anisotropic Coulomb Explosion of CO Ligands in Group 6 Metal Hexacarbonyls: Cr(CO)6, Mo(CO)6, W(CO)62016

    • Author(s)
      Hiroki Tanaka, Nobuaki Nakashima, Tomoyuki Yatsuhashi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. A

      Volume: 120 Issue: 35 Pages: 6917-6928

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.6b05113

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Anisotropic coulomb explosion of acetylene and diacetylene derivatives2016

    • Author(s)
      T. Yatsuhashi, N. Mitsubayashi, H. Tanaka, S. Furukawa, M. Kozaki, K. Okada, N. Nakashima
    • Journal Title

      International Journal of Mass Spectrometry

      Volume: 401

    • NAID

      120006542633

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      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal ion reductions by femtosecond laser pulses with micro-Joule energy and their efficiencies2016

    • Author(s)
      N. Nakashima, K. Yamanaka, M. Saeki, H. Ohba, S. Taniguchi, T. Yatsuhash
    • Journal Title

      J. Photochem. Photobiol. A Chem.

      Volume: 319-320 Pages: 70-77

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2015.12.021

    • NAID

      120006543825

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2020017

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    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Wet separation between palladium(II) and molybdenum(IV) ions by using laser-induced particle formation: Enhancement of recovery efficiency of palladium by laser condition2015

    • Author(s)
      M. Saeki, T. Taguchi, N. Nakashima, H. Ohba
    • Journal Title

      J. Photochem. Photobiol. A

      Volume: 299 Pages: 189-193

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2014.11.022

    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] レーザー誘起光還元法を利用した白金族元素分離法の開発―放射性廃棄物処分分野での応用にむけて―2017

    • Author(s)
      佐伯盛久, 大場弘則, 田口富嗣, 横山 淳,浅井志保, 蓬田 匠, 半澤有希子
    • Organizer
      日本原子力学会
    • Place of Presentation
      東海大湘南キャンパス(神奈川県 平塚市)
    • Year and Date
      2017-03-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] フェムト秒レーザーによる単核クロム錯体のイオン化:イオン化波長依存性2017

    • Author(s)
      久嶋健人,中島信昭,八ッ橋知幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県 横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 高強度フェムト秒レーザーによるMn2(CO)10のクーロン爆発2017

    • Author(s)
      田中宏基,松本拓也,中島信昭,八ッ橋知幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県 横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] フェムト秒フィラメント中での金属イオンの還元,ナノ粒子生成2016

    • Author(s)
      中島 信昭
    • Organizer
      さきがけ「光の利用と物質材料・生命機能」領域発展研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道 札幌市)
    • Year and Date
      2016-12-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Anisotropic Coulomb Explosion of CO Ligands in Group 6 Metal Hexacarbonyls2016

    • Author(s)
      Hiroki Tanaka, Nobuaki Nakashima, and Tomoyuki Yatsuhashi
    • Organizer
      9th Asian Photochemistry Conference
    • Place of Presentation
      Singapore Nanyang Technological University
    • Year and Date
      2016-12-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Metal ion reductions by femtosecond laser filamentation and their efficiencies2016

    • Author(s)
      N. Nakashima, K. Yamanaka, M. Saeki, H. Ohba, S. Taniguchi, T. Yatsuhashi
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      京都府・京田辺市・同志社大学
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Ionization of dihalogenated benzene by using single and double femtosecond laser pulses2015

    • Author(s)
      K. Hisajima, N. Nakashima, T. Yatsuhashi
    • Organizer
      The 19th Osaka City University International Workshop on Advanced Molecular Materials Science
    • Place of Presentation
      大阪府・大阪市・大阪市立大学
    • Year and Date
      2015-11-12
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] XAFSによる光励起パラジウム微粒子化反応へのモリブデン添加効果の研究2015

    • Author(s)
      佐伯 盛久, 松村 大樹,廣田 匠, 田口 富嗣, 辻 卓也,草野翔吾,宮崎卓也,廣尾康一朗,大場 弘則,中島信昭
    • Organizer
      分子科学研究会
    • Place of Presentation
      東京都・目黒区・東京工業大学
    • Year and Date
      2015-09-16
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] XAFSによる光励起パラジウム微粒子化反応へのモリブデン添加効果の研究2015

    • Author(s)
      佐伯 盛久, 松村 大樹,廣田 匠, 田口 富嗣, 辻 卓也,草野翔吾,宮崎卓也,廣尾康一朗,大場 弘則,中島信昭
    • Organizer
      光化学討論会
    • Place of Presentation
      大阪府・大阪市・大阪市立大学
    • Year and Date
      2015-09-09
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 第6族金属カルボニル錯体におけるCO配位子の異方性クーロン爆発(3H2-30)2015

    • Author(s)
      田中宏基,中島信昭,八ッ橋知幸
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉県船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 高強度フェムト秒レーザーにより生じたジヨードアセチレン多価カチオンの安定性の解明(4B6-38)2015

    • Author(s)
      川口貴士,豊田和男,中島信昭,八ッ橋知幸
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉県船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 第 6 族金属カルボニル錯体におけるCO 配位子の異方性クーロン爆発(1P062)2014

    • Author(s)
      田中 宏基,中島 信昭,八ッ橋 知幸
    • Organizer
      光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 高強度フェムト秒レーザーにより生じたジヨードアセチレン多価カチオンの安定性の解2014

    • Author(s)
      川口 貴士,豊田 和男,中島 信昭,八ッ橋 知幸
    • Organizer
      光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] フェムト秒フィラメンテーションを伴う金属微粒子の生成(2P087)2014

    • Author(s)
      中島 信昭,山中 健一,八ッ橋 知幸,谷口 誠治,佐伯 盛久,大場 弘則
    • Organizer
      光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] パラジウムのレーザー誘起微粒子化におけるモリブデンイオン共存効果(2B05)2014

    • Author(s)
      佐伯 盛久,田口 富嗣,岩撫 暁生,松村 大樹,中島 信昭,大場 弘則
    • Organizer
      光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] レーザーによる金属イオン価数変化の効率2014

    • Author(s)
      中島信昭
    • Organizer
      関西原研 研究会
    • Place of Presentation
      関西原研(京都府木津川市)
    • Year and Date
      2014-09-30
    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] パラジウムのレーザー誘起微粒子化におけるモリブデンイオン共存効果(3C06)2014

    • Author(s)
      佐伯 盛久,田口 富嗣,岩撫 暁生,松村 大樹,中島 信昭,大場 弘則
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県東広島市)
    • Year and Date
      2014-09-24
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Metal Nanoparticle Formation in Aqueous Solution by Femtosecond Filamentation2014

    • Author(s)
      N. Nakashima
    • Organizer
      The 5th International Symposium on Filamentation (COFIL 2014)
    • Place of Presentation
      中国,上海
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-24
    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 高強度レーザーによる金属イオンの価数変化2014

    • Author(s)
      中島信昭
    • Organizer
      京都大学梶井克純研究室 セミナー
    • Place of Presentation
      京都大学梶井克純研究室(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-04-14
    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Invited
  • [Book] CSJカレントレビュー 第18号  強光子場化学の展開(分担)2015

    • Author(s)
      八ッ橋知幸,中島信昭
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      化学同人
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Book] 光化学の事典 (分担)2014

    • Author(s)
      中島信昭
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      朝倉書店
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Remarks] 大阪市立大学 大学院理学研究科 物質分子系専攻 光物理化学研究室 発表論文

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/chem/laser/publications_students.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 豊田研究報告一覧 論文リスト

    • URL

      http://www.toyotariken.jp/Toyota_report/Toyota_report2.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-22  

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