2016 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of High-Performance Devices Using Self-Assembled Two-Dimensional Metal Nanostructures
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26810043
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西 弘泰 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (70714137)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 金属ナノ粒子 / 局在表面プラズモン / プラズモン誘起電荷分離 / 脱合金化 / 硫化銅ナノ粒子 / エレクトロクロミズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、平成26年度に見出した、クエン酸保護金属ナノ粒子を酸化物電極上に二次元的に担持する手法を利用し、金あるいは金-銀合金ナノ粒子担持酸化チタン電極を作製し、それらのプラズモン誘起電荷分離（PICS）素子としての性能の評価および新たな応用展開を図った。
金ナノ粒子を担持した酸化チタンについては、PICS素子における酸化電位を支配する因子を明らかにするため、PICSに伴う金ナノ粒子の表面水酸化反応の照射波長および電解液のpH依存性を検討した。その結果、酸化チタンのフラットバンド電位から、金ナノ粒子が吸収した光子のエネルギー分だけ正側の電位が酸化電位に相当することが明らかとなった。この結果は、PICS素子の高性能化を図る上で非常に重要な知見である。
金-銀合金ナノ粒子を担持した酸化チタンについては、PICSによって銀成分を積極的に溶出（脱合金化）させ、ポーラスナノ粒子を作製することに成功した。従来、金-銀合金の脱合金化およびそれに伴うポーラス構造の作製は、硝酸などを用いて化学的に、あるいは電気化学的に銀を溶出させることで行われてきたが、光によって脱合金化を行った例は本研究が初めてである。また、PICSに基づき脱合金化を行うことで、粒子がポーラス化した段階で、銀の溶出が自動的に停止し、過度の脱合金化を抑制できることが明らかとなった。そのため、本手法は化学的あるは電気化学的手法では難しかった、粒径25ナノメートル以下の小さいポーラスナノ粒子の作製に有用と考えられる。
また、平成27年度に金属ナノ粒子以外に研究を展開するため、プラズモニック硫化銅ナノ粒子を使用した近赤外エレクトロクロミック素子を試作したが、平成28年度はそのメカニズムを詳細に検討した。その結果、硫化銅ナノ粒子の酸化還元反応が水酸化物イオンの交換を伴って起きていることが示唆された。
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