2019 Fiscal Year Annual Research Report
Laser Heating for Three-Dimensional Material Synthesis
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18H01948
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
平井 健二 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (10754400)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪瀬 朋子 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (10772296)
雲林院 宏 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (40519352)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光熱効果 / 金ナノ粒子 / プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、レーザーの照射によって局所的に機能性ナノ材料を合成する方法の開発を目的としている。２年目は、レーザー照射を利用したプラズモン加熱による温度上昇を可視化することに成功した。
初めに、銀ナノワイヤー（AgNW）を塩化金酸溶液に浸漬し、AgNWに可視光レーザーを照射することで、金の光還元を誘起し、AgNW上に金ナノ構造体（AuNS）を生成させた。この方法では、レーザーの照射位置を操作することで、数十ナノメートルのAuNSをAgNW上の望みの位置に作製可能である。AuNSはレーザー光を熱に変換することができるため、析出したAuNSを加熱店として用いた。
温度応答性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)（PNIPAM）の溶液中で、AuNSに可視光レーザーを照射すると、AuNS近傍でPNIPAMが白濁する様子が観察された。これは、プラズモン光熱効果によって、AuNS近傍で熱が発生し、PNIPAM溶液の曇点まで温度が上昇したことを意味している。PNIPAMを溶解させる溶媒の混合比率（水とジオキサンの比率）を変えることで、PNIPAM溶液の曇点を調整することが可能である。曇点の異なるPNIPAM溶液で同様の実験を行うことで、32度から80度の領域で局所的な温度到達点を可視化することに成功した。温度到達点はレーザー照射の条件によって異なるため、目的の材料に適した局所的な加熱を行うことが可能である。
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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
レーザー加熱による材料合成と温度上昇の可視化に成功した。これにより、加熱条件の詳細な検討が可能となり、機能性材料の合成が大きく進展すると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
レーザー照射条件と温度上昇の相関を明らかにした後、機能性材料の精密合成へと展開していく。
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[Journal Article] Controlled Fabrication of Optical Signal Input/Output Sites on Plasmonic Nanowires2020
Author(s)
Shuichi Toyouchi, Mathias Wolf, Yusuke Nakao, Yasuhiko Fujita, Tomoko Inose, Beatrice Fortuni, Kenji Hirai, Johan Hofkens, Steven De Feyter, James Hutchison, Hiroshi Uji-i
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Journal Title
Nano Letters
Volume: 20
Pages: 2460-2467
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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