電極触媒反応を追跡する表面増強テラヘルツラマン散乱分光装置の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K13612
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 八木 一三 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 教授 (40292776)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: テラヘルツラマン散乱分光 / 表面増強ラマン散乱 / 低振動分光 / 分子間相互作用

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、テラヘルツラマン分光法と表面増強ラマン散乱（SERS）を組み合わせて、燃料電池カソードで起こる酸素還元反応（ORR）や蛋白質や酵素など生体高分子を電極に固定した状態で駆動される電極反応など、様々な電極触媒反応に応用しようとしている。現状では、テラヘルツラマン計測用のレーザー励起波長とフィルタの選定とSERS活性な基板を構築するための装置の移動と再立ち上げに時間がかかっており、ようやく構築する分光システムの概要が決まったところである。
具体的にはテラヘルツラマン顕微鏡においてHe-Neレーザー（632.8 nm）励起で測定を実施することを決定し、現在テラヘルツラマン分光用の長狭帯域ノッチフィルターの選定をおこなっている。また、SERS活性基板として使用予定である球状セグメントボイド（SSV）アレイプラズモニック結晶基板の製作に必要な、迅速対流堆積法によるナノスフェア粒子膜形成装置を今年度初めに申請者の研究室に移設する予定であったが、実際には同時に移設する装置に関する手続き等の都合で年度末にまで遅れてしまった。そのため、途中からはSERS計測用の基板としてSSV基板ではなく、Auナノ粒子やシリカ被覆Auナノ粒子を表面にキャストすることによって構築できるギャップモード形の基板で計測することを検討した。実際には、ギャップモードが励起できるのはAuナノ粒子の直下のみであり、電極触媒反応を再現性良く追跡できるかどうか不明である点と、生体高分子のような巨大分子をギャップにすると信号増強度が低下するため、計測対象に応じて併用してゆくこととした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

テラヘルツラマン分光系の部品選定に時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

早急にテラヘルツラマン用超狭帯域ノッチフィルタを購入し、テラヘルツラマンスペクトルの実証的計測に取り組む。その後、適切なSERS基板を用いた研究へと展開する。貴金属触媒における計測は、より高感度なギャップモード形SERS基板を利用し、蛋白質や酵素など巨大分子が活性サイトとなる反応の計測には、SSV形プラズモニック結晶を用いて実施する。

Causes of Carryover

テラヘルツラマン用のフィルタの選定が間に合わず、次年度購入としたため

Expenditure Plan for Carryover Budget

テラヘルツラマン用ノッチフィルタを購入する。