光操作による微粒子間相互作用の制御と反応

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10207206
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 伊藤 正 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60004503)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 枝松 圭一 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (10193997) ; 野坂 芳雄 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (30134969) ; 水野 健一 甲南大学, 理学部, 教授 (80068139)
• Keywords: 芳香族微粒子 / 電子状態の量子サイズ効果 / 近接場光学顕微鏡 / 単一微粒子分光 / 微粒子間相互作用 / 光誘起反応 / 固体表面 / ナノスケール光加工

Research Abstract

1.サブミクロン有機微結晶のSNOM観察と微粒子の光操作:再沈法により作成されたペリレン微結晶の近接場光学顕微鏡(SNOM)観察を行なった。水中での平均粒系200nmの集合体で発光の高エネルギーシフトが見られる微結晶試料について、空気中で1個1個の形状と蛍光分光スペクトルを対応させながら観察したが、200nmのサイズでも蛍光スペクトルはバルクと違いはなかった。従って、スペクトルの変化はもっと小さな微結晶で起こるか、あるいは微結晶が置かれた環境が違うことが原因であると結論される。SNOMの直線偏光励起によって、サブミクロンサイズの単一微粒子の結晶方位を決めること、SNOMの探針からの光照射により結晶表面を100nmスケールで光加工することにも成功した。また、ポリスチレン微粒子二次元配列結晶の粒子間隔を固定し、サイズを変える実験により、微粒子に固有の光子モード間の相互作用の変化とフォトニックバンドの関係を明らかにした。
2.有機微粒子の電子励起状態と微粒子間相互作用の研究:仕込み濃度を大きく変化させ、アントラセン、ピレン、テトラセン微粒子の粒径分布が変えられる様になった。テトラセン、コロネン微粒子では、バルク結晶と異なり励起子が自己束縛しないことが分かった。コロネンの微粒子の励起準位幅は、バルク結晶の励起子帯より極端に狭く、分子配列の仕方がバルク結晶と異なっている可能性を示唆した。微粒子表面でのアントラセン分子とテトラセン分子との間の電荷移動を伴う状態の存在を見いだした。
3.超微粒子と有機分子、超微粒子間の結合制御と反応:有機結合したCdS超微粒子のTEM観察に成功したが、金基板に固定化された状態でのSTM観察はできていない。システインで修飾したCdS超微粒子を並べてガラスに結合させた。分子軌道法計算により、フェニル基が表面に結合したCdSでは、有機物との電子的な相互作用で価電子帯の上端のエネルギーが上昇することを見出した。S,SS,およびSCH_2Sで結合したCdS粒子二量体の電子状態には粒子間相互作用による変化は見られなかった。種々の有機物を結合させた半導体粒子の反応性について調べたところ、有機物吸着によるブロック効果が見出された。

Research Products

• [Publications] K.Edamatsu: "Micro-photoluminescence spectroscopy of CuCl quantum dots in thin NaCl crystals"J.Lumin.. 87-89. 387-389 (2000)
• [Publications] T.Fujimura: "Near-field optical images of ordered polystyrene particle layers and their photonic band effect"J.Lumin.. 87-89. 954-956 (2000)
• [Publications] T.Fujimura: "Similarity in Images between Illumination and Collection Mode SNOM Observation of a Polystyrene Particle Layer"Proceedings of the 2nd Asia-Pacific Workshop on Near-field Optics. 94. 94-99 (2000)
• [Publications] T.Hirai: "Excitons in colloidal CuI particles disersed in a KI crystal"Proc.of the 2000 International Conference of Excitonic Processes in Condensed Matter. (in press). (2001)
• [Publications] T.Fujimura: "Morphology and photonic band structure modification of polystyrene particle layers by reactive ion etching"Appl.Phys.Lett.. 78(in press). (2001)
• [Publications] M.Takeshima: "Fractional dimensionality of self-trapped Frenkel excitons in molecular microcrystallites"J.Lumin.. 87-89. 263-265 (2000)
• [Publications] M.Takeshima: "Fractional dimensionality of self-trapped Frenkel excitons in molecular crystallites"Intl.J.Modern Physics B. 14. 1209-1224 (2000)
• [Publications] T.Goto: "Self-trapped Excitons in Ultrathi PbI2 Nanocrystals Embedded in a Polymer"J.Phys.Soc.Japan. 69. 611-617 (2000)
• [Publications] M.Takeshima: "Ptonon scattering of Frenkel excitons in molecular microcrystallites embededed in a matrix"Intl.J.Modern Physics B. (in press). (2001)
• [Publications] A.Matsui: "Photophysical Overview of Exciton Energy Transfer in Organic Molecular Assemblies-a Route to Study Bio-Molecular Arrays-"Intl.J.Modern Physics B. (in press). (2001)
• [Publications] 竹島真澄: "分子性結晶の励起子分光X-分子性結晶における自己束縛励起子の不安定性-"Mem.Konan Univ.,Sci.Ser.. 47. 139-163 (2000)
• [Publications] 松井敦男: "芳香族超粒子における励起子の光学的性質"固体物理. 35. 961-967 (2000)
• [Publications] T.Hirakawa: "Mechanism of Photocatalytic Production of Active Oxygens on Highly Crystalline TiO^2 Particles by means of Chemiluminescence Probing and ESR Spectroscopy"J.Phys.Chem.B. (in press). (2001)
• [Publications] Y.Nosaka: "Photoelectrochemical Reactions at the Semiconductor Microarticles"Photocatalysis-Science and Technology-,Scientific : Tokyo. (in press). (2001)
• [Publications] 野坂芳雄: "多核金属錯体とクラスターの形成と性質"超微粒子とクラスター懇談会会誌. 4(in press). (2001)