色素会合体被覆貴金属ナノ粒子による電極修飾とその光電変換特性

• 研究課題/領域番号: 16550117
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 佐藤 智生 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 助教授 (50205944)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2004年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: 表面プラズモン / 励起子 / 貴金属ナノ粒子 / J凝集体 / シアニン色素 / 真空蒸着法

研究概要

シアニン色素J会合体の励起子吸収帯強度は、近接する貴金属ナノ粒子中に誘起される表面プラズモンにより強く影響を受け、両者の空間的配置により抑制される場合もあれば増強される場合もありうる。本研究では、このように特異な分光特性を持った色素会合体-貴金属ナノ粒子複合体を電極表面に構築するとともに、その光電気化学特性の検討を試みた。我々はこれまで、貴金属ナノ粒子を原子レベルで平滑なマイカ上に作製してきたが、マイカ以外の幾分粗い表面をもつ基板上ではナノ粒子の生成条件が異なる。そのため本研究では、まず真空蒸着法を用い蒸着速度・時間、基板温度などを変え貴金属ナノ粒子形成のための最適蒸着条件を検討した。その結果、単分散性は必ずしも良くないものの、望みの平均粒径と吸収ピーク位置を持つ貴金属ナノ粒子を基板上に作製することができた。貴金属ナノ粒子上に、ハロゲン化法とアミノチオール自己組織化膜法によりシアニン色素J凝集体を担時できることも確認されたが、ナノ粒子と基板との接着性があまり良くなく、種々溶液に基板を浸漬したときナノ粒子が剥離してしまうことが多かった。スパッタ蒸着法を用いることによりナノ粒子の剥離が少なくなり、色素会合体-貴金属ナノ粒子複合体を電極表面に構築しその光電気化学特性を検討することが可能になった。一方、J会合体被覆貴金属ナノ粒子の蛍光減衰曲線や過渡吸収スペクトルを測定することにより、本複合体ナノ粒子の励起状態の緩和ダイナミクスに関する新たな知見を得た。光電変換は系の光励起状態から始まるため、励起状態の挙動を調べることは光電変換特性の理解にとって重要である。今後は、ナノ粒子の構造をコントロールしながら本系の光電気化学特性を励起状態緩和ダイナミクスとともに更に詳しく検討していく予定である。