2022 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of Flexible Plasmonic Photothermal Films
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20K21140
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
馬場 暁 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80452077)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
L CHUTIPARN 新潟大学, 自然科学系, 助教 (90769316) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / グレーティング / 金属ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、著しい光電場増強効果が得られる金属微粒子からなる金属格子ナノ構造を伸縮性フレキシブル基板上に作製し、局在・伝搬型表面プラズモン協働励起による大きな光電場増強で生じる光熱を利用した、プラズモニック光熱変換フィルムの創製を目指す。さらに、この光熱フィルムを皮膚に直接貼付可能な光熱殺菌フィルムなどへと応用することで、プラズモニック光熱効果の新たなデバイス応用へ展開することを目的としている。
この目的に対して、今年度は、伝搬型表面プラズモンによる光熱変換特性への影響と、伝搬型、局在型表面プラズモンの同時励起による光熱変換特性への 影響を調べた。銀微粒子グレーティング薄膜上にポリアクリル酸（PAA）薄膜を堆積することにより、伝搬型表面プラズモン励起波長を近赤外へとシフトさせ、光熱変換特性を検討した。この結果、PAA薄膜を堆積してグレーティングカップリング表面プラズモンの励起を近赤外域にすることで、更なる熱の発生が生じることが分かった。これらのことから、銀微粒子からなるグレーティング薄膜は、複合表面プラズモン励起による大きな電界増強効果と、それにより生じるホットエレクトロンによる大きな光熱が得られることが示された。また、照射光の光量増加に伴って発生する熱も増加することがわかった。さらに、光熱殺菌フィルムへの応用のために、銀微粒子薄膜上にローダミンB式を堆積して、光熱効果によるローダミンBの分解反応特性の検討を行った。その結果、表面プラズモン励起によって光増強と熱の増加が発生し、ローダミンBの光触媒効果により反応を加速させることが明らかとなった。
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