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2011 Fiscal Year Research-status Report

カーボンナノチューブの自在ナノ加工と機能創出

Research Project

Project/Area Number 23655167
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

村越 敬  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40241301)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 保田 諭  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (90400639)
Project Period (FY) 2011-04-28 – 2012-03-31
Keywordsプラズモン / カーボンナノチューブ / 表面増強ラマン / 電気化学 / 金属ナノダイマー / ラマン
Research Abstract

金属の表面プラズモン増強電場を光反応場と利用し、カーボンナノチューブに所望の格子欠陥や異種元素置換構造、エッジ構造、ナノグラフェンを作り出すナノ加工技術を確立する。上記目的を達成するために、表面増強ラマン散乱活性な金属ナノダイマー構造と単一単層カーボンナノチューブを組み合わせ、局所光化学反応を誘起する可能性について検討した。また、系の電気化学電位を変化させることにより反応性を積極的に制御すること試みた。ナノスフェアリソグラフィー法を用いて、SERS高活性なAu nano-dimer構造を作成し、ここに孤立分散させたSWNTを担持した。このSWNT担持基板を水溶液中に浸漬し、電気化学電位制御下において励起光波長 785 nmにてSERSスペクトル測定を行った。得られたSERSスペクトルから、チューブの直径振動方位のモードであるradial breathing mode(RBM)が観測され、そのピークは一つであった。観察されるRBMは、ナノチューブの直径分布を反映することから、観測された単一のRBMピークは、Auギャップ間に単一SWNTが担持しているのを示す。次に、担持された単一SWNTのSERSスペクトルの電気化学電位依存性について評価を行った。構造の欠陥由来のD-band(1300 cm-1付近)、グラフェン構造由来のG-band(1600 cm-1付近)強度が電位に依存して変化した。特に0 V より正電位側においては、全体的なスペクトル強度の減少に加え、D-bandの相対強度が増加する傾向が観測された。この変化には可逆性が無く、電位を負に掃引してもD-bandが再び減少することはなかった。このことから、電気化学電位によりSWNTへの局所的な光欠陥導入が制御可能であることが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

金属ナノギャップ間にナノチューブを担持し、光照射後、実際に欠陥構造由来のD-bandピークの増加が観察され、また、電気化学により制御可能であることが明らかとなった。この結果は、電気化学電位により、SWNTへの局所的な光欠陥導入を示すものであり、本研究の目的であるナノ加工技術の基礎的技術と知見となった。

Strategy for Future Research Activity

上記のナノ加工技術をより最適化し、自在にナノチューブ内に所望の欠陥・ヘテロ構造を導入する実験を進める。このため、予算の一部を来年度に繰越をし、この繰越金を用いて上記実験を進める予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当初予定をしていた装置を購入せずに、ナノチューブ内に欠陥・ヘテロ構造を導入することに成功した。この結果をより発展させるため、次年度の研究費は、前年度の繰越金と合わせて、主にナノ加工装置開発に使用する予定である。

  • Research Products

    (10 results)

All 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Dynamics of Gold Nanoparticle Assembly and Disassembly Induced by pH Oscillations2012

    • Author(s)
      Nabika, Hideki; Oikawa, Tetsuro; Iwasaki, Keisuke; Murakoshi, Kei; Unoura, Kei
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry

      Volume: 116 Pages: 6153-6158

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection of Adsorption Sites at the Gap of a Hetero-Metal Nano-Dimer at the Single Molecule Level2011

    • Author(s)
      Mai Takase, Yasuhiro Sawai, Hideki Nabika, Kei Murakoshi
    • Journal Title

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      Volume: 221 Pages: 169-174

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phosphine Sulfides as an Anchor Unit for Single Molecule Junction2011

    • Author(s)
      A. Fukazawa, M. Kiguchi, S. Tange, Y. Ichihashi, Q. Zhao, T. Takahashi, T. Konishi, K. Murakoshi, Y. Tsuji, A. Staykov, K. Yoshizawa, S. Yamaguchi
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 2 Pages: 174

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Polarization Characteristics of Surface-Enhanced Raman Scattering from a Small Number of Molecules at the Gap of a Metal Nano-Dimer"2011

    • Author(s)
      Fumika Nagasawa, Mai Takase, Hideki Nabika, Kei Murakoshi
    • Journal Title

      Chemical Communications,

      Volume: 47 Pages: 4514-4516

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Control of Dynamics and Molecular Distribution in a Self-Spreading Lipid Bilayer using Surface-Modified Metal Nanoarchitecture"2011

    • Author(s)
      Hideki Nabika, Masahiro Oowada, Kei Murakoshi
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics,

      Volume: 13 Pages: 5561-5564

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acceleration of Photochromicring-Opening Reaction of Diarylethenederivatives by Excitation of Localized Surface Plasmon"2011

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsuboi, Ryosuke Shimizu, Tatsuya Shoji, Noboru kitamura, Mai Takase, Kei Murakoshi
    • Journal Title

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      Volume: 221 Pages: 250-255

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 局所光電場による固液界面での化学反応制御に向けて2012

    • Author(s)
      村越敬
    • Organizer
      電気化学会第79回大会(招待講演)
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡)
    • Year and Date
      2012 – 329~331
  • [Presentation] Depolarization Behavior of Raman Scattering Photons from a Gap of Metal Nanodimer2011

    • Author(s)
      Murakoshi Kei, Nagasawa Fumika, Takase Mai, Nabika Hideki
    • Organizer
      XXVInternational Conference on Photochemistry ICP2011(招待講演)
    • Place of Presentation
      Beijing univ., China
    • Year and Date
      2011 – 87-12
  • [Presentation] "Monitoring Plasmon-Assisted Photochemical Reaction at Metal Nanogap by Surface-Enhanced Raman Scattering"2011

    • Author(s)
      Murakoshi Kei
    • Organizer
      Seminaire SOLEIL(招待講演)
    • Place of Presentation
      Soleil synchrotron, France
    • Year and Date
      2011 – 520
  • [Presentation] Anisotropic Polarization of a Single Molecule at Metal Nanogap under Illumination2011

    • Author(s)
      Murakoshi Kei
    • Organizer
      The Third Asian Spectroscopy Conference(招待講演)
    • Place of Presentation
      Xiamen univ., China
    • Year and Date
      2011 – 1128-121

URL: 

Published: 2013-07-10  

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