流体デバイスを用いた光-分子強結合化学反応の直接実証

• Project Area: Strong Photons-Molecules Coupling Fields for Chemical Reactions
• Project/Area Number: 21020036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 三木 一司 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ有機センター, グループリーダー (30354335)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 磯崎 勝弘 京都大学, 化学研究所, 研究員 (30455274)
• 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: 触媒・化学プロセス / マイクロ・ナノデバイス / 化学物理 / 光物性

Research Abstract

本研究では、光-分子強結合反応場の光化学反応効率を定量的に捉えるツールを開発し、光-分子強結合反応場を直接実証した。具体的な成果は以下の通り。
1.専用流体デバイスの試作:専用流体デバイスは、物質・材料研究機構内ナノファウンドリー施設の協力により試作した。μ流体デバイス中の流路の型は、4インチシリコン基板をフォトリソグラフィーとドライエッチングで製造し、更にニッケル鋳造により金型を作製した。この金型を使って約300度でアクリル樹脂へインプリントを行い流体デバイスを作製した。基板は石英ガラスを用いて、溝構造を上部から封じる形で管構造にした。
2.光-分子強結合反応場の直接実証:金ナノ粒子配列の有無により、アントラセンカルボン酸単量体から光化学反応によりアントラセンカルボン酸2量体を合成する光環化付加反応の加速を確かめた。また作製した金ナノ粒子配列が不均一触媒効果を示す事も分かり、固定触媒としての効果を及び汎用性を調べた(論文投稿済み)。

Research Products

• [Journal Article] Racemic(RSc, SRs)-(2-{[1-allyloxycarbonyl-3-(methylsulfanyl)propyl]iminomethyl}phenyl-κ^3S, N, C^1)chloridoplatinum(II).2009, E65, ml401 (2010)
  • Author(s): K.Isozaki, A.Sato, K.Miki
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section E E65
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Chemical coating of large-area Au nanoparticle two-dimensional arrays as plasmon-resonant optics (2011)
  • Author(s): Kazushi Miki, Katsuhiro Isozaki, Takao Ochiai, Tomoya Taguchi, Koh-ichi Nittoh
  • Organizer: Symposium on Surface and Nano Science 2011 (SSNS'11)
  • Place of Presentation: Shizukuishi
  • Year and Date: 2011-01-21
• [Presentation] 金ナノ粒子2次元配列を用いた近接場光反応場の構築 (2010)
  • Author(s): 磯崎勝弘, 田口知弥, 落合隆夫, 日塔光一, 三木一司
  • Organizer: 第57回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 中央大学
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] 金ナノ粒子自己組織化単層膜表面における高効率光化学反応 (2010)
  • Author(s): 田口知弥, 磯崎勝弘, 落合隆夫, 三木一司
  • Organizer: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] Enhancement of photochemical reaction with plasmon coupling in a gap between gold nano particles (2010)
  • Author(s): 三木一司, 磯崎勝弘, 落合隆夫, 田口知弥
  • Organizer: Symposium on Surface and Nano Science 2010(SSNS'10)
  • Place of Presentation: 雫石
  • Year and Date: 2010-01-17
• [Presentation] Enhancement of Photochemical Reaction with Near Field between Gold Particles (2009)
  • Author(s): 田口知弥, 落合隆夫, 磯崎勝弘, 三木一司
  • Organizer: A3 Foresight Summer School and Workshop in Korea
  • Place of Presentation: Yangpyeong, KOREA
  • Year and Date: 2009-08-31
• [Patent(Industrial Property Rights)] 近接場光マイクロチャネル構造体及び近接場光マイクロリアクター (2011)
  • Inventor(s): 三木一司、磯崎勝弘、落合隆夫、田口知弥、日塔光一
  • Industrial Property Rights Holder: 物質・材料研究機構
  • Filing Date: 2011-03-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 近接場光源2次元アレイ及びその製造方法、2次元アレイ型表面プラズモン共振器、太陽電池、光センサー及びバイオセンサー (2011)
  • Inventor(s): 落合隆夫、磯崎勝弘、田口知弥、日塔光一、三木一司
  • Industrial Property Rights Holder: 物質・材料研究機構
  • Filing Date: 2011-03-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 金属ナノ粒子配列構造体、その製造装置及びその製造方法 (2011)
  • Inventor(s): 磯崎勝弘、三木一司、落合隆夫、田口知弥、日塔光一
  • Industrial Property Rights Holder: 物質・材料研究機構
  • Filing Date: 2011-03-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 金属ナノ粒子配列構造体、その製造装置及びその製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 磯崎勝弘、三木一司、落合隆夫、田口知弥、日塔光一
  • Industrial Property Rights Holder: 物質・材料研究機構
  • Industrial Property Number: 2010-101980
  • Filing Date: 2010-04-27