プラズモン増強電場による希土類ナノ結晶の光磁気効果の影響に関する研究

• Project Area: Strong Photons-Molecules Coupling Fields for Chemical Reactions
• Project/Area Number: 21020023
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University (2010); Nara Institute of Science and Technology (2009)
• Principal Investigator: 長谷川 靖哉 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80324797)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河合 壯 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (40221197) ; 中嶋 琢也 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (70379543) ; 湯浅 順平 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (00508054)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2010: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2009: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: ナノ結晶 / プラズモン / 希土類 / 光物性 / 磁気物性 / 金 / ユーロピウム / 光磁気 / 電場 / スピン

Research Abstract

これまで、ファラデー効果に理想的な物質として希土類ナノ結晶EuX(ユーロピウムカルコゲナイド:X=O,S,Se)の合成およびファラデー効果に関する研究を世界に先駆けて行ってきた。希土類ナノ結晶EuXのファラデー効果(光磁気効果)における表面プラズモンの電場増強効果を検討し、大きなファラデー効果増大および学術的機構解明を目的として、AuとEuSが結合した複合系ナノ粒子の合成を行った。
複合型ナノ粒子の合成は、平均粒子サイズ15nmの立方体型EuS結晶と平均粒子サイズ10nmの球状型Au粒子をトルエン中に入れ、ヘキサンジチオールを添加して撹拌することで得た。得られた複合ナノ粒子は透過型電子顕微鏡にて状態観察を行った。
さらに、吸収スペクトル測定により、複合型ナノ粒子におけるAuのプラズモン吸収バンドが長波長側へのおおきくシフトしていることが明らかとなった。これは、金ナノ粒子近傍に存在するEuSナノ粒子の影響と考えられる。
得られたEuS-Au複合ナノ粒子をポリマー(ポリメタクリル酸メチル)が溶解した有機溶媒中に分散し、キャスト法にて「EuS-Au複合ナノ粒子含有ポリマー薄膜」を作製した。得られたポリマー薄膜に1.5Tの磁場を印可し、偏光の回転角度変化(ファラデー効果)に関する測定を行った。この測定の結果、プラズモン吸収バンド領域の波長において、おおきく偏光回転角が変化することが分かった。本研究により、プラズモン電場増強下におけるファラデー効果増大に初めて成功した。

Research Products

• [Journal Article] Size-controlled Aggregation of Cube-shaped EuS Nanocrystals with Magneto-optic Properties in Solution Phase (2011)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: Langmuir Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Remarkable Luminescence Properties of Lanthanide Complexes with Asymmetric Dodecahedron Structures (2011)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: Chem.Eur.J. Volume: 17 Pages: 521-528
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recent Advances in Instrumentation for Absolute Emission Quantum Yield Measurements (2010)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: Coord.Chem.Rev. Volume: 254 Pages: 2449-2458
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-assembling Formation and Enhanced Magnetic Properties of Three-dimensional Super-lattice Structures Composed of Cube-shaped EuS nanocrsytals (2010)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et all
  • Journal Title: Chem.Mater. (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Circularly Polarized Luminescence of Eu(III) Complex Depended on the Electric-dipole Transition Probability (2009)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et all
  • Journal Title: Inorg.Chem. 48 Pages: 11242-11250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metal-ion sensing Eu(III) complexes with bidentate phosphine oxide containing bipyridyl framework (2009)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et all
  • Journal Title: Helvetica Chim.Acta 488
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Luminescent Eu(III) complexes with asymmetric nine-coordination structures (2010)
  • Author(s): Y.Hasegawa
  • Organizer: International Conference on Frontier Photoscience and Functional Materials (ICFPFM)
  • Place of Presentation: Korea University (Sejoung), Seoul, Korea(招待講演)
• [Presentation] Photoswiching Modulation of Eu(III) Complex with Triangle Terthiazole Liaands (2009)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et all
  • Organizer: 18^<th> International Symposium on the Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2009-07-04
• [Book] 光ナノ科学への招待 (2010)
  • Author(s): 長谷川靖哉, 他
  • Total Pages: 119
  • Publisher: 化学同人
• [Patent(Industrial Property Rights)] Eu(II)化合物及び金属を含有する複合ナノ結晶及び複合薄膜 (2011)
  • Inventor(s): 長谷川靖哉, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Number: 2011-047595
  • Filing Date: 2011-03-04
• [Patent(Industrial Property Rights)] 金属錯体およびその利用 (2009)
  • Inventor(s): 長谷川靖哉, 中川哲也, 河合壮
  • Industrial Property Rights Holder: 奈良先端科学技術大学院大学
  • Industrial Property Number: 2009-120950
  • Filing Date: 2009-05-19