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2015 Fiscal Year Annual Research Report

金ナノ粒子・金クラスターを用いた高効率プラズモン誘起太陽電池の開発

Research Project

Project/Area Number 13J11083
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

石田 拓也  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords表面プラズモン / 増強電場 / 機能性金ナノ粒子 / 単粒子膜 / 自己集合単分子膜 / Langmuir-Blodgett法
Outline of Annual Research Achievements

オクタデカンチオール(ODT)またはポルフィリン連結アルカンチオール誘導体(PC10S)で表面修飾した金ナノ粒子(AuNP)(ODT-AuNPならびにPC10S-AuNP)の評価と,簡便な固定化法の確立並びに評価を行った.
局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示すAuNPを基板に固定化する技術を確立することは,表面プラズモン(SP)をデバイスへ応用していく上で重要な課題であり,明瞭なLSPRを示す粒径10 nm以上のAuNPの組織体を構築することが必須である.本研究では簡便に高密度単粒子膜を作製可能なLangmuir-Blodgett(LB)法を用いて,AuNP基板の作製を試みた.しかし,LB法にはAuNPが低極性有機溶媒に可溶かつ安定でなければならないという制限があるため,粒径10 nm未満のAuNPが限界であった.LSPRによる増強電場は,粒径50 nm程度で最大になるので,より大きな粒子を用いることが望ましい.そこで,粒径50 nmまでのODT-AuNPの合成を前年度までに報告した.本年度は,LB法によるODT-AuNP膜作製を行った.その結果,高密度単粒子膜を作製し,粒径による共鳴波長制御に成功した.また,大きな粒子の粒子膜は,より大きな増強電場を発生させているものと考えている.
次に,ODT-AuNPの技術を応用して,PC10S-AuNP基板を作製した.まず,増強電場と相互作用しやすく配向したPC10S-AuNP(粒径15-80 nm)を調製し,この溶液が最大で15倍もの発光増強を示すことを観測した.この強い発光は,高配向による効果と推測される.また,LB法により粒子膜を作製した結果,SPとPC10Sの励起子の強い相互作用が示唆された,強いLSPRを発現するAuNPの機能化と簡便な固定化法の確立に成功したことは,SPの実用化へ大きく貢献できる成果であると確信している.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Thermal and Chemical Stabilization of Silver Nanoplates for Plasmonic Sensor Application2016

    • Author(s)
      Yukina Takahashi, Koichi Suga, Takuya Ishida, Sunao Yamada
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 32 Pages: 275-280

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Site-selective nanoscale-polymerization of pyrrole on gold nanoparticles via plasmon induced charge separation2016

    • Author(s)
      Yukina Takahashi, Yoshitaka Furukawa, Takuya Ishida, Sunao Yamada
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 8 Pages: 8520-8524

    • DOI

      10.1039/C6NR01531J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 金ナノ粒子の疎水化と薄膜化の試み2015

    • Author(s)
      石田拓也, 山田 淳
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 66 Pages: 731-735

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] プラズモン誘起電荷分離による空間選択的ピロール重合法の開発2016

    • Author(s)
      高橋幸奈,古川善崇,石田拓也,山田淳
    • Organizer
      電気化学会大83回大会
    • Place of Presentation
      大阪府吹田市
    • Year and Date
      2016-03-29 – 2016-03-31
  • [Presentation] Preparation and spectroscopic properties of gold nanoparticles modified with porphyrin monolayers2015

    • Author(s)
      Takuya Ishida, Yukina Takahashi, Sunao Yamada
    • Organizer
      Pacifichem 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 金ナノ粒子表面に形成したポルフィリン連結型アルカンチオール単分子膜の状態解析2015

    • Author(s)
      石田拓也,高橋幸奈,山田淳
    • Organizer
      日本分析化学会第64年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] プラズモン誘起電荷分離に基づく光酸化重合で形成したポリピロールのキャラクタリゼーション2015

    • Author(s)
      古川喜崇,石田拓也,高橋幸奈,山田淳
    • Organizer
      日本分析化学会第64年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] Langmuir-Blodgett法で製膜した疎水性金ナノ粒子構造のサイズ効果とプラズモン特性2015

    • Author(s)
      迫敬住,立切佑樹,石田拓也,高橋幸奈,山田淳
    • Organizer
      日本分析化学会第64年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] Fluorescence Enhancement of Dye Molecules Located on Two-Dimensional Assemblies of Hydrophobic Gold Nanoparticles2015

    • Author(s)
      Takuya Ishida, Yuki Tachikiri, Yukina Takahashi, Sunao Yamada
    • Organizer
      27th International Conference on Photochemistry
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      2015-06-28 – 2015-07-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of Hydrophobic Gold Nanorods Prepared by the One-step Phase-transfer Reaction from Aqueous to Organic Phase2015

    • Author(s)
      Yukina Takahashi, Moe Motobe, Ryuji Matsumoto, Takuya Ishida, Sunao Yamada
    • Organizer
      27th International Conference on Photochemistry
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      2015-06-28 – 2015-07-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 銀ナノプレートの組織状態が屈折率検出感度に及ぼす影響の評価2015

    • Author(s)
      高橋幸奈,山口祐典,井手奈都子,田原弘宣,石田拓也,山田淳
    • Organizer
      第75回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      山梨
    • Year and Date
      2015-05-23 – 2015-05-24
  • [Presentation] 疎水性金ナノ粒子の創製とLB膜作製2015

    • Author(s)
      石田拓也,立切佑樹,高橋幸奈,山田淳
    • Organizer
      ナノ学会第13回大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      2015-05-11 – 2015-05-13
  • [Presentation] Au-TiO2系を利用したピロールの光酸化重合2015

    • Author(s)
      古川喜崇,石田拓也,高橋幸奈,山田 淳
    • Organizer
      ナノ学会第13回大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      2015-05-11 – 2015-05-13

URL: 

Published: 2016-12-27  

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