2016 Fiscal Year Research-status Report
外部電場で配列させた金ナノロッドによるプロトン移動反応のプラズモン誘起蛍光増強
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16K04865
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| Research Institution | Aichi University of Education |
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Principal Investigator |
日野 和之 愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (60362307)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 金ナノロッド / 外部電場 / プロトン移動 / プラズモン / 蛍光増強 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、ポリマー結合金ナノロッド－ジメチルアミノヒドロキシフラボン（DMHF）複合体を調製し、その電場吸収および小角X線散乱（SAXS）測定を行った。このとき、アスペクト比を2, 4, 6, 8と変え、ポリマー分子量を700～50000と変えた試料を用意した。これにより、ロッド－ジメチルアミノヒドロキシフラボン分子間距離を数nm～数十nmの範囲で調節できた。電場を印加するとプラズモン吸収強度の増減が観測された。光源に直線偏光を用いると、吸収強度の偏光角依存性から偏光異方性を求められる。この値は、ナノロッド試料が異方的に配列する場合に増大すると予想される。
一方、外部電場を印加してSAXS測定を行い、距離分布関数による解析から金ナノロッドがヘキサゴナル集合構造を形成することが分かった。以上により、プラズモン吸収の偏光異方性と合わせて電場配向のアスペクト比およびロッド－分子間距離依存性を議論しつつある。
同時に、電場蛍光スペクトルを観測する。このとき、電場セルを励起光に対して45°傾けて配置し、放出された蛍光を励起光に対して垂直に配置した分光器で検出する。DMHFは、波長380 nmの光で励起するとN*蛍光を520 nmに、T*蛍光を570 nmに放出する。ここで、励起波長380 nmはナノロッドの短軸方向に局在するプラズモン吸収波長530 nmよりも短波長であり、共鳴条件ではない。はじめにこの条件でN*／T*蛍光強度比からin situでの電場増強度、ならびに蛍光増強度をロッド－DMHF分子間距離を変えて求める。申請者の提案する系は、ロッド同士が数珠つなぎ状につながってプラズモン電場の協同効果が現れると期待される。したがって、蛍光増強度のロッド－DMHF分子間距離依存性を詳細に検討する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、ポリマー結合金ナノロッド－ジメチルアミノヒドロキシフラボン複合体をアスペクト比およびポリマー分子量を変えて調製すること、電場を印加して吸収スペクトルとSAXSプロファイルを測定し、電場配向を調べることを目的としていた。本年度の研究成果は、これをおおむね達成しているが、電場セルの改良と併せて、電場蛍光スペクトルをプラズモン吸収に非共鳴条件で観測し、電場増強度を見積もることが課題として残っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度以降は、プラズモン吸収に共鳴条件での電場増強度も検討し、蛍光寿命測定から、蛍光増強と消光過程の速度を見積り、蛍光増強現象のメカニズムを追究する。特に、アスペクト比4のナノロッドを対象として、その長軸に依存するプラズモン吸収波長を760 nmに設定してレーザー励起すれば、2倍波380 nmの光で同時にジメチルアミノヒドロキシフラボン分子を励起できる。ロッド末端部分で増強される電場は、長軸方向に局在するプラズモンがアシストする可能性が高いので、非共鳴条件の場合と比較して議論する。
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