レーザーアブレーションによる金ナノロッド-色素複合系でのプラズモン誘起電子移動

• Project Area: Strong Photons-Molecules Coupling Fields for Chemical Reactions
• Project/Area Number: 21020030
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 蔵脇 淳一 鹿児島大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (10170078)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2010: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2009: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 金ナノロッド / 表面プラズモン / 樹状分子デンドロン / コアシェル構造 / 蛍光プローブ法 / 表面光反 / ナノ結晶 / 光誘起電子移動 / 金ナノ粒子 / 表面プラズモン吸収 / デンドロン / ナノコンポジット / コア・シェル構造 / 吸収分光法 / FTIR分光法

Research Abstract

本研究では、金のナノ粒子・ナノロッド-色素複合系でのプラズモン誘起光化学反応を研究する目的で、新奇のジヒドロキシ脂肪酸由来の樹状分子デンドロンを開発合成し、金ナノ粒子や金ナノロッドを簡単に創製できることを見出した。樹状デンドロン分子は金ナノ粒子やナノロッドの分散・安定化剤として有効に作用することを明らかにし、その物理化学特性もこれまでに報告してきた。これまでに得られた極めて興味ある新知見を以下にまとめる。
○本研究で用いた樹状分子デンドロンと金ナノ粒子との分子間相互作用をFT-IRやラマンなどの振動分光法により明らかにした。
○本研究で新たに開発した表面修飾剤は、ミセルのような分子集合体を低濃度で形成することがピレン蛍光プローブ法により示された。疎水相互作用の有用性を今回見出すことができた。
○金ナノ粒子上での分子間光化学反応が極めてスムースに進行することをピレンやCuフタロシアニンの蛍光消光実験からはじめて見出し、その電子移動機構を解明することができた。
○アスペクト比の異なる金ナノロッドを他の方法と比べて極めて用に創製することに成功した。また、金以外の銀ナノ粒子をも合成できることを見出した。今回合成に成功した銀ナノ粒子のサイズや形状は、球状で10nm以下と均一な分布をしていることも明らかにできた。現在、銀ナノロッドの簡単合成にも着手している。
○レーザーアブレーション法を用いて蛍光プローブ-金ナノロッド-デンドロン複合系を構築することに成功した。
新たな分子集合体系の反応場が構築できたものと期待され、プラズモン誘起電子移動に関する分光研究を行い、興味ある分光学的データを得ることに成功している。

Research Products

• [Journal Article] Biosynthesis of Silver and Gold Nanoparticles : Effect of Microwave Irradiation (2010)
  • Author(s): Bashir Ahmmad, Junichi Kurawaki, Kwati Leonard, Yoshihumi Kusumoto
  • Journal Title: Journal of Scientific Research Volume: 2(3) Pages: 495-500
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] One-pot Sonochemical Synthesis of Dendron-stabilized Gold Nanoparticles as Promising Nano-hybrid with Potential Impact in Biological Application (2010)
  • Author(s): Kwati Leonard, Masatake Kawashima, Hiroaki Okamura, Junichi Kurawaki
  • Journal Title: Materials Letters Volume: 64(20) Pages: 2240-2243
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] One-step Preparation of Gold Nanoparticles Using 4-Acylamidobenznethiol as a Reductive Stabilizer (2010)
  • Author(s): Hiroaki Okamura, Junichi Kurawaki, Tetsuo Iwagawa, Toshiyuki Hamada, Masatake Kawashima
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 39(12) Pages: 1258-1260
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation and characterization of copper(II) tetrasulfonated phthalocyanine nanoparticles formed by laser ablation in poor solvents (2009)
  • Author(s): K.Leonard, J.Kurawaki, K.Hayakawa, M.T.Tun, Y.Kusumoto
  • Journal Title: Colloid and Polymer Science Vol.287(7) Pages: 773-778
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluorescence spectroscopy of fulvic acids^' interaction with surfactants (2009)
  • Author(s): Y.Muroi, J.Kurawaki, K.Hayakawa, N.Takisawa, T.Miyajima
  • Journal Title: Colloid and Polymer Science Vol.287(1) Pages: 57-62
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation and Characterization of Copper(II) tetrasulfonated phthalocyanine Nanoparticles formed by Laser Ablation in Poor Solvents (2009)
  • Author(s): K.Leonard, M.T.Tun, J.Kurawaki
  • Journal Title: Proceeding of The 3rd Asian Conference on Colloid and Interface Science 2009 Pages: 72-72
• [Journal Article] Electron Transfer of Porphyrin-Polypeptide Composite Particles Produced by Laser Ablation (2009)
  • Author(s): K.Leonard, M.T.Tun, J.Kurawaki
  • Journal Title: Proceeding of The 3rd Asian Conference on Colloid and Interface Science 2009 Pages: 188-188
• [Journal Article] Plasmonic gold nanorod transducers for detecting analyte-receptor biochemical reactions (2009)
  • Author(s): K.Leonard, M.T.Tun, J.Kurawaki
  • Journal Title: Proceeding of The 3rd Asian Conference on Colloid and Interface Science 2009 Pages: 189-189
• [Presentation] Preparation and characterization of metalloporphyrin and phthalocyanine nanoparticles formed by laser ablation in poor solvents (2010)
  • Author(s): Kwati Leonard, Myint Thein Tun, Junichi Kurawaki
  • Organizer: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国(ホノルル)
  • Year and Date: 2010-12-18
• [Presentation] Preparation and characterization of novel gold nanoparticle-dihydroxy fatty acid based dendron complexes (2010)
  • Author(s): Junichi Kurawaki, Kwati Leonard, Hiroaki Okamura, Tsuyoshi Akiyama, Sunao Yamada
  • Organizer: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国(ホノルル)
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] Facile sonochemical synthesis of gold nanoparticles and nanorods using dihydroxy fatty acid-based dendrons (2010)
  • Author(s): Kwati Leonard, 岡村浩昭, 蔵脇淳一, 山田淳
  • Organizer: 第29回固体・表面光化学討論会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡市)
  • Year and Date: 2010-11-26
• [Presentation] 新奇な樹状分子デンドロンを用いた金ナノ粒子・金ナノロッドの創製 (2010)
  • Author(s): 石田拓也, 是松季公子, Kwati Leonard, 岡村浩昭, 蔵脇淳一
  • Organizer: 2010年日本化学会西日本大会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2010-11-06
• [Presentation] Formation mechanism of metalloporphyrin and phthalocyanine nanoparticles formed by laser ablation in poor solvents, (NCSS2010),(千葉) (2010)
  • Author(s): Kwati Leonard, Myint Thein Tun, Junichi Kurawaki
  • Organizer: International Conference on Nanoscopic Colloid and Surface Science
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉市)
  • Year and Date: 2010-09-20
• [Presentation] 新奇な金ナノ粒子・デンドロン複合体の創製とプラズモン誘起電子移動 (2010)
  • Author(s): Kwati Leonard, 蔵脇淳一, 岡村浩昭, 秋山毅, 山田淳
  • Organizer: 分子科学討論会2010
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 金ナノ粒子/樹状デンドロン複合体系での光化学 (2009)
  • Author(s): 蔵脇淳一, Kwati Leonardl, Myint Thein Tun,秋山毅, 山田淳
  • Organizer: 第28回固体・表面光化学討論会
  • Place of Presentation: 京都大学 (京都)
  • Year and Date: 2009-11-22
• [Presentation] Preparation and Characterization of Copper(II) tetrasulfonated phthalocyanine Nanoparticles formed by Laser Ablation in Poor Solvents (2009)
  • Author(s): K.Leonard, M.T.Tun, J.Kurawaki
  • Organizer: The 3rd Asian Conference on Colloid and Interface Science
  • Place of Presentation: チェジュ (韓国)
  • Year and Date: 2009-10-13
• [Presentation] Electron Transfer of Porphyrin-Polypeptide Composite Particles Produced by Laser Ablation (2009)
  • Author(s): M.T.Tun, K.Leonard, J.Kurawaki
  • Organizer: The 3rd Asian Conference on Colloid and Interface Science
  • Place of Presentation: チェジュ (韓国)
  • Year and Date: 2009-10-13
• [Presentation] Plasmonic gold nanorod transducers for detecting analyte-receptor biochemical reactionas (2009)
  • Author(s): K.Leonard, M.T.Tun, J.Kurawaki
  • Organizer: The 3rd Asian Conference on Colloid and Interface Science
  • Place of Presentation: チェジュ (韓国)
  • Year and Date: 2009-10-03
• [Presentation] 配列・配向が制御されたペプチドナノクラスターの構築と振動構造 (2009)
  • Author(s): 蔵脇淳一, Myint Thein Tun, Kwati Leonard, 秋山毅, 山田淳
  • Organizer: 2009第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学 (愛知)
  • Year and Date: 2009-09-23
• [Presentation] デンドリマーナノ分子空間を利用した金ナノ粒子のサイズ制御とエネルギー移動 (2009)
  • Author(s): Kwati Leonardl, 蔵脇淳一, Myint Thein Tun, 秋山毅, 山田淳
  • Organizer: 2009第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学 (愛知)
  • Year and Date: 2009-09-21
• [Presentation] レーザーアブレーションにより創製した光機能分子ータンパク質複合ナノ粒子系での光誘起電子移動 (2009)
  • Author(s): Kwati Leonard・Myint Thein Tun・蔵脇淳一
  • Organizer: 2009光化学討論会
  • Place of Presentation: 桐生市市民文化会館 (群馬)
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] レーザーアブレーションにより生成したポルフィリンーポリペプチド複合体粒子系での電子移動 (2009)
  • Author(s): Myint Thein Tun, Kwati Leonard, 蔵脇淳一
  • Organizer: 第27回九州コロイドコロキウム
  • Place of Presentation: 筑豊ハイツ (福岡)
  • Year and Date: 2009-08-28
• [Presentation] ポルフィリンおよびフタロシアニンナノ微粒子の創製と化学反応誘起 (2009)
  • Author(s): K.Leonard, 蔵脇淳一
  • Organizer: 第27回九州コロイドコロキウム
  • Place of Presentation: 筑豊ハイツ (福岡)
  • Year and Date: 2009-08-28
• [Presentation] Formation mechanism of phthalocyanine nanoparticles produced by laser ablation in poor solvents (2009)
  • Author(s): K.Leonard, M.T.Tun, J.Kurawaki
  • Organizer: International symposium for an interchange of foreign researchers第46回化学関連支部合同九州大会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場(福岡)
  • Year and Date: 2009-07-11
• [Presentation] 貧溶媒中でのレーザーアブレーションにより生成したフタロシアニンナノ粒子の生成機構 (2009)
  • Author(s): Kwati Leonard, Myint Thein Tun, 藏脇淳一
  • Organizer: 第46回化学関連支部合同九州大会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場 (福岡)
  • Year and Date: 2009-07-11
• [Remarks]
  • URL: http://kuris.cc.kagoshima-u.ac.jp/605939.html
• [Remarks]
  • URL: http://kuris.cc.kagoshima-u.ac.jp/605939.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] ジヒドロキシ脂肪酸由来の樹状分子を利用した金ナノ粒子修飾剤 (2009)
  • Inventor(s): 岡村浩昭, 蔵脇淳一, K.Leonard
  • Industrial Property Rights Holder: 鹿児島大学
  • Industrial Property Number: 2009-246933
  • Filing Date: 2009-10-27