2017 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29年度は、引き続き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－DMHF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。アスペクト比2, 4, 6のスペクトルを比較すると、アスペクト比が小さくなる、つまり短軸の長さが大きくなるほど小さな電場強度で短軸ピークの増大と長軸ピークの減少を確認し、電場OFF後の緩和時間が長くなることが分かった。さらに、試料への電場印加時間を長くするほど、電場OFF後の緩和時間が長くなることが分かった。このことから、ナノロッドに電場相互作用が長くはたらくことで電場を切っても一定方向に並び続けるのではないかと考えられた。
ここで、複合体の蛍光測定用に超薄型の循環型セルを新たに開発した。セルを閉じた形にできたため、１）揮発性のトルエン溶液試料でも長時間の電場測定が可能となった。加えて、ITO膜をガラス基板の端から少し控えて成膜したことにより、２）1500 Vの高電圧を印加してもショートのリスクを減らすことに成功した。また、フロー型であるので、３）長時間の測定でも試料へのダメージを抑えられる改良が期待でき、試料の回収も可能となった。最も大きな改善点は、４）電場強度の向上である。
このセルを用いて、電場蛍光スペクトルを観測することが可能になった。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。現在、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ている。
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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29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作製すること、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、電場配向の時間依存性を調べること、併せて、電場セルの改良を行う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、電場蛍光スペクトルをプラズモン吸収に共鳴／非共鳴条件で観測し、電場増強度を比較す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30年度は、引き続きプラズモン吸収に共鳴／非共鳴条件で電場増強度を調べ、一方、蛍光寿命測定から、蛍光増強と消光過程の速度を見積もり、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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