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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Development of single-particle light scattering spectroscopy technique based on plasmonic Pd nanoparticles and the elucidation of their catalytic reaction mechanism

Research Project

Project/Area Number 17K04993
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

須川 晃資  日本大学, 理工学部, 准教授 (40580204)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords散乱イメージング / 表面プラズモン共鳴 / 光熱変換現象 / パラジウムナノ粒子 / コアシェル型ナノ粒子 / 異方性銀ナノ粒子 / FeS2ナノ結晶
Outline of Annual Research Achievements

本年度は,Au(コア)/Pd(シェル)型ナノ粒子を種々のサイズで合成し,In vitroにおける光熱変換治療能と細胞イメージング能を実証した.具体的には,(1)粒子径20 nm程度のAuナノ粒子をコアとし,Pdシェル膜厚をチューニングすることで,Pdのプラズモン共鳴波長を350 nmから1000 nmの範囲内で自在に制御することに成功した.(2)さらに,これらナノ粒子をHeLa細胞に適用し,第一の生体の窓に該当する808 nmレーザーを照射することによって,効率的に細胞が死滅することが確認された.レーザー照射によって約40%の光熱変換特性を示したことから,Pdのプラズモン励起に伴う熱生成によって死滅したことが確認された.(3)これらナノ粒子が適用されたHeLa細胞を暗視野検鏡下でハロゲン光源によって観察したところ,細胞内の1粒子レベルの散乱光が検出可能であった.すなわち,1粒子散乱イメージングによるHeLa細胞内のナノ粒子の動態をIn situで観察可能であることが実証された.
また,ナノ粒子の観察技術の構築の過程で得た,種々の異方性金属・半導体ナノ粒子を用いて,以下の新規な光現象の観察に成功した.(1)異方性Agナノ粒子(Agナノプリズム)の新規合成手法を確立し,その形成機構を解明した.(2)これらナノ粒子に近接したりん光性ポルフィリン分子が,異常な発光特性(顕著な蛍光発光)を示すことを明らかにし,その機構を解明した.(3)これらナノ粒子とポルフィリン分子が近接することによってプラズモンカップリングが誘起され,可視域の広い波長に渡って強い吸収増強を示すことを明らかにした.(4)FeS2ナノ結晶の合成手法を確立し,これらが近赤外域で特異な光共鳴(Mie共鳴)を発現することを示し,さらに,単一粒子内で本来のバンドギャップ特性とMie共鳴との相乗効果を示すことを明らかにした.

  • Research Products

    (38 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 1 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Combined Use of Anisotropic Silver Nanoprisms with Different Aspect Ratios for Multi-Mode Plasmon-Exciton Coupling2020

    • Author(s)
      Takeshima, Naoto; Sugawa, Kosuke; Tahara, Hironobu; Jin, Shota; Noguchi, Masaki; Hayakawa, Yutaro; Yamakawa, Yuhei; Otsuki, Joe
    • Journal Title

      Nanoscale Research Letters

      Volume: 15 Pages: -

    • DOI

      10.1186/s11671-020-3248-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthesis of Ag Nanoprisms with Precisely-tuned Localized Surface Plasmon Wavelengths by Sequential Irradiation of Light of Two Different Wavelengths2020

    • Author(s)
      Takeshima Naoto、Sugawa Kosuke、Noguchi Masaki、Tahara Hironobu、Jin Shota、Takase Kouichi、Otsuki Joe、Tamada Kaoru
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 49 Pages: 240~243

    • DOI

      10.1246/cl.190888

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Triphenylamine-based hole transporting materials with thiophene-derived bridges for perovskite solar cells2020

    • Author(s)
      Wu Guohua、Zhang Yaohong、Kaneko Ryuji、Kojima Yoshiyuki、Sugawa Kosuke、Islam Ashraful、Otsuki Joe、Liu Shengzhong
    • Journal Title

      Synthetic Metals

      Volume: 261 Pages: 116323~116323

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2020.116323

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and photocatalytic behavior of titanium oxide-gold nanoparticles composite ultrathin films prepared using surface sol-gel process2020

    • Author(s)
      Mitsukawa, Shota; Akiyama, Tsuyoshi; Hinoue, Mikiya; Shima, Kaho; Takishita, Takao; Higashida, Suguru; Koyama, Natsuki; Sugawa, Kosuke; Ogawa, Makoto; Sakaguchi, Hiroshi; Oku, Takeo
    • Journal Title

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      Volume: 93 Pages: 563-569

    • DOI

      10.1007/s10971-019-05214-w

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electro-active nanofibers of a tetrathiafulvalene derivative with amide hydrogen bonds as a dopant-free hole transport material for perovskite solar cells2019

    • Author(s)
      Kaneko Ryuji、Chowdhury Towhid H.、Sugawa Kosuke、Lee Jae-Joon、Otsuki Joe、Islam Ashraful
    • Journal Title

      Solar Energy

      Volume: 194 Pages: 248~253

    • DOI

      10.1016/j.solener.2019.10.078

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Plasmonic Silver Nanoprism-Induced Emissive Mode Control between Fluorescence and Phosphorescence of a Phosphorescent Palladium Porphyrin Derivative2019

    • Author(s)
      Takeshima Naoto、Sugawa Kosuke、Tahara Hironobu、Jin Shota、Wakui Hiroki、Fukushima Misa、Tokuda Kyo、Igari Shuto、Kanakubo Kotomi、Hayakawa Yutaro、Katoh Ryuzi、Takase Kouichi、Otsuki Joe
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 13 Pages: 13244~13256

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b06269

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Perovskite Solar Cells Using Surface‐Modified NiO x Nanoparticles as Hole Transport Materials in n‐i‐p Configuration2019

    • Author(s)
      Kaneko Ryuji、Kanda Hiroyuki、Sugawa Kosuke、Otsuki Joe、Islam Ashraful、Nazeeruddin Mohammad Khaja
    • Journal Title

      Solar RRL

      Volume: 3 Pages: 1900172~1900172

    • DOI

      10.1002/solr.201900172

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mie Resonance-Enhanced Light Absorption of FeS2 Nanocubes in a Near-Infrared Region: Intraparticulate Synergy between Electronic Absorption and Mie Resonances2019

    • Author(s)
      Sugawa Kosuke、Matsubara Mitsuaki、Tahara Hironobu、Kanai Daisuke、Honda Jotaro、Yokoyama Jun、Kanakubo Kotomi、Ozawa Hiroaki、Watanuki Yasuhiro、Kojima Yoshiyuki、Nishimiya Nobuyuki、Sagara Takamasa、Takase Kouichi、Haga Masa-aki、Otsuki Joe
    • Journal Title

      ACS Applied Energy Materials

      Volume: 2 Pages: 6472~6483

    • DOI

      10.1021/acsaem.9b01060

  • [Presentation] Formation and physical properties of multinuclear copper complexes from 1,3-dione dioximes and copper(II) salts2020

    • Author(s)
      HOSOYA, Yosuke; KOBORI, Seiyu; WADA, Misaki; SUGAWA, Kosuke; OTSUKI, Joe
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] Synthesis of water oxidation catalysts using perylene derivatives as photosensitizing sites2020

    • Author(s)
      UEDA, Takatoshi; KUBOTA, Satoshi; SUGAWA, Kosuke; OTSUKI, Joe
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] 液相分散銀アイランド構造を利用した生体非干渉領域における表面増強ラマン散乱2020

    • Author(s)
      中村凌也, 深澤徹, 永井宏明, 古谷雅人, 須川晃資, 大月穣, 遠山岳史, 木村剛
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] PbSナノ粒子の光共鳴特性に基づく光熱治療性能の発現2020

    • Author(s)
      古谷雅人, 段野美侑, 木村剛, 須川晃資, 大月穣
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] 異方性Ag/高屈折率半導体 コア/シェル型ナノ粒子の光学特性および光熱治療材料応用2020

    • Author(s)
      早川祐太郎, 鈴木愛里沙, 段野美侑, 須川晃資, 木村剛, 大月穣
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] C70フラーレンを増感剤とした三重項対消滅型アップコンバージョン発光のプラズモン増強2020

    • Author(s)
      松井匠秀, 吉成聡士, 神翔太, 須川晃資, 大月穣
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] 半導体性カーボンナノチューブの光電変換特性における局在型表面プラズモン共鳴の影響2020

    • Author(s)
      本田渉平, 横山潤, 野口正貴, 須川晃資, 大月穣
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] プラズモンの増強電場効果によるアップコンバージョン発光のしきい励起光強度変化2019

    • Author(s)
      神翔太, 武島尚人, 須川晃資, 大月穣
    • Organizer
      第16回プラズモニクスシンポジウム
  • [Presentation] プラズモニック銀ナノプリズムよるりん光性パラジウムポルフィリン誘導体からの蛍光放射2019

    • Author(s)
      武島尚人, 須川晃資, 大月穣
    • Organizer
      第16回プラズモニクスシンポジウム
  • [Presentation] 強光散乱体としてプラズモニック周期構造を活用したアップコンバージョン発光の増強2019

    • Author(s)
      吉成聡士, 武島尚人, 神翔太, 須川晃資, 大月穣
    • Organizer
      第16回プラズモニクスシンポジウム
  • [Presentation] Plasmon enhancement of triplet-triplet annihilation based upconverted emission at the silver interface expressing strong optical electromagnetic fields2019

    • Author(s)
      WATANABE, Shiryu, TAKESIMA, Naoto, JIN, Syota, YOSHINARI, Satoshi, SUGAWA, Kosuke, OTSUKI, Joe
    • Organizer
      2019年光化学討論会
  • [Presentation] 光学的に強く結合したポルフィリン誘導体-銀ナノプリズム複合体の光物理特性2019

    • Author(s)
      武島 尚人, 須川 晃資, 大月 穣
    • Organizer
      2019年光化学討論会
  • [Presentation] プラズモンの電場効果によるアップコンバージョン発光増強としきい励起光強度変化2019

    • Author(s)
      神 翔太, 武島 尚人, 須川 晃資, 大月 穣
    • Organizer
      2019年光化学討論会
  • [Presentation] Investigation for photothermal phenomenon along with Mie resonance excitation in Cu2O nanocrystals (core)/Pt (shell) hybrids2019

    • Author(s)
      KANAKUBO, Kotomi, DANNO, Miu, INOUE, Wataru, SUGAWA, Kosuke, OTSUKI, Joe
    • Organizer
      2019年光化学討論会
  • [Presentation] Photocurrent generation from densely-arranged Ag nanoparticle assemblies on ITO electrode2019

    • Author(s)
      Wenxiao Liang, Kosuke Sugawa, Joe Otsuki
    • Organizer
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Change in plasmonic properties by hybridizing Au nanoparticles with electron donating ligand2019

    • Author(s)
      Toru. Fukasawa, Kosuke. Sugawa, Joe. Otsuki
    • Organizer
      2nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhancement control of triplet-triplet annihilation-based upconverted emission by precisely adjusting localized surface plasmon wavelengths2019

    • Author(s)
      Shiryu Watanabe, Kosuke Sugawa, Joe Otsuki
    • Organizer
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プラズモニック金属ナノ粒子・構造の開発と光電気化学応用の模索2019

    • Author(s)
      須川晃資
    • Organizer
      第42回溶液化学シンポジウム プレシンポジウム「溶液化学研究会若手の会発足式」
    • Invited
  • [Presentation] Photoelectric conversion properties of Mie resonances-responsive FeS2 nanocrystals2019

    • Author(s)
      Jun Yokoyama, Kosuke Sugawa, Joe Otsuki
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Plasmon-enhanced triplet-triplet annihilation-based upconverted emission2019

    • Author(s)
      Kosuke Sugawa, Naoto Takeshima, Shota Jin
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of NIR Light-Responsive Plasmonic Copper Nanomaterials and Usability as a Photothermal Therapy Agent2019

    • Author(s)
      Arisa Suzuki, Kosuke Sugawa, Joe Otsuki
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of nanoclusters of Pd and Au-Pd alloys and their catalytic activitySynthesis of nanoclusters of Pd and Au-Pd alloys and their catalytic activity2019

    • Author(s)
      Yuhei Yamakawa, Kosuke Sugawa, Joe Otsuki
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Delayed Dual-luminescent Nanothermometer Utilizing Triplet-Triplet Annihilation-Based Upconversion Mechanism2019

    • Author(s)
      Satoshi Yoshinari, Naoto Takeshima, Shota Jin, Kosuke Sugawa, Joe Otsuki
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mie resonance-responsive Cu2O nanocrystals for intracellular nanoparticle imaging2019

    • Author(s)
      Miu Danno, Kotomi Kanakubo, Tsuyoshi Kimura, Kosuke Sugawa, Joe Otsuki
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 異方性形状 Au ナノ粒子のプラズモン特性を用いた水素発生触媒反応の高効率化2019

    • Author(s)
      山川裕平, 須川晃資, 大月穣
    • Organizer
      2019材料技術研究協会討論会
  • [Presentation] Mie 共鳴発現粒子による近赤外太陽電池の開発2019

    • Author(s)
      横山潤, 須川晃資, 大月穣
    • Organizer
      2019材料技術研究協会討論会
  • [Remarks] 超分子化学研究室 須川G

    • URL

      https://www.chem.cst.nihon-u.ac.jp/~sugawa/

  • [Remarks] 学術論文・総説

    • URL

      https://www.chem.cst.nihon-u.ac.jp/~sugawa/paper.html

  • [Remarks] 学会発表

    • URL

      https://www.chem.cst.nihon-u.ac.jp/~sugawa/presentation.html

  • [Remarks] 須川晃資准教授らの研究成果の論文が「ACS Applied Energy Materials」に掲載

    • URL

      https://www.cst.nihon-u.ac.jp/news/detail/20190825_421.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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