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局在プラズモンが示す近接場円偏光による光不斉化学反応場の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K05053
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

押切 友也  北海道大学, 電子科学研究所, 特任准教授 (60704567)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードプラズモン / 近接場イメージング / 光電子顕微鏡 / キラリティ / 近接場スペクトル / 近接場円偏光 / 光化学 / 局在プラズモン / キラリティー / 近接場
研究成果の概要

本研究を通して、円偏光照射下での近接場特性について、多光子光電子顕微鏡を用いてその空間分布およびスペクトル、緩和時間を高い空間・エネルギー・時間分解能で定量的に計測することに成功した。アキラルな金ナノ長方形近傍の近接場のキラルな空間分布が直線方向のプラズモンモード同士の干渉に基づくものであり、円偏光による外因的なものであることが明らかとした。また、直交する金ナノロッドダイマーを用いて近接場緩和時間の計測を行った。直交金ナノロッドダイマーに左右円偏光を者入励起される励起される反対称・対称モードの位相緩和時間計測から近接場のフェムト秒スケールでのキラル光学応答過程を明らかにする直接的な証拠を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を遂行するに当たり、多光子光電子顕微鏡を用いてその空間分布およびスペクトル、緩和時間を高い空間・エネルギー・時間分解能で計測する手法を開発した。これは今後の近接場キラリティーの研究のモデルケースとなる方法論である。さらに、近接場キラリティの発現起源について、モード間干渉という新たな解釈を提案した。これは本研究に限定されるものでは無く、種々のプラズモンモードの近接場キラリティーの理解に貢献する。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 10件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Taiwan National Chiao Tung University(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Near-field engineering for boosting the photoelectrochemical activity to a modal strong coupling structure2021

    • 著者名/発表者名
      Cao Yanfeng、Shi Xu、Oshikiri Tomoya、Zu Shuai、Sunaba Yuji、Sasaki Keiji、Misawa Hiroaki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 4 ページ: 524-527

    • DOI

      10.1039/d0cc07335k

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hot-carrier Separation Induced by the Electric Field of a p-n Junction between Titanium Dioxide and Nickel Oxide2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Keisuke、Oshikiri Tomoya、Ueno Kosei、Ohta Hiromichi、Misawa Hiroaki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 号: 2 ページ: 374-377

    • DOI

      10.1246/cl.200790

    • NAID

      130007986372

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Interfacial Structure-Modulated Plasmon-Induced Water Oxidation on Strontium Titanate2020

    • 著者名/発表者名
      Shi Xu、Li Xiaowei、Toda Takahiro、Oshikiri Tomoya、Ueno Kosei、Suzuki Kentaro、Murakoshi Kei、Misawa Hiroaki
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 3 号: 6 ページ: 5675-5683

    • DOI

      10.1021/acsaem.0c00648

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Site-Selective Deposition of a Cobalt Cocatalyst onto a Plasmonic Au/TiO2 Photoanode for Improved Water Oxidation2020

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Megumi、Suganami Yoshiki、Hirayama Naoki、Nakata Hiroko、Oshikiri Tomoya、Yokoi Toshiyuki、Misawa Hiroaki、Maeda Kazuhiko
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 3 号: 6 ページ: 5142-5146

    • DOI

      10.1021/acsaem.0c00857

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement of Selective Fixation of Dinitrogen to Ammonia Under Modal Strong Coupling Conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Oshikiri Tomoya、Shi Xu、Misawa Hiroaki
    • 雑誌名

      European Journal of Inorganic Chemistry

      巻: - 号: 15-16 ページ: 1396-1401

    • DOI

      10.1002/ejic.201901260

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Arbitrary control of the diffusion potential between a plasmonic metal and a semiconductor by an angstrom-thick interface dipole layer2020

    • 著者名/発表者名
      Oshikiri Tomoya, Sawayanagi Hiroki, Nakamura Keisuke, Ueno Kosei, Katase Takayoshi, Ohta Hiromichi, Misawa Hiroaki
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 152 号: 3 ページ: 034705-034705

    • DOI

      10.1063/1.5134900

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Plasmon-induced electron injection into the large negative potential conduction band of Ga2O3 for coupling with water oxidation2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Yaguang、Shi Xu、Oshikiri Tomoya、Zu Shuai、Ueno Kosei、Misawa Hiroaki
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 12 号: 44 ページ: 22674-22679

    • DOI

      10.1039/d0nr06319c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ワイドギャップ半導体であるSrTiO3やTiO2を用いた可視光による選択的アンモニア合成2020

    • 著者名/発表者名
      押切友也・三澤弘明
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 55 ページ: 287-289

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Efficient Hot‐Electron Transfer under Modal Strong Coupling Conditions with Sacrificial Electron Donors2019

    • 著者名/発表者名
      Cao Yanfeng、Oshikiri Tomoya、Shi Xu、Ueno Kosei、Li Jie、Misawa Hiroaki
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 5 号: 8 ページ: 1008-1014

    • DOI

      10.1002/cnma.201900178

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ammonia photosynthesis via an association pathway using a plasmonic photoanode and a zirconium cathode2019

    • 著者名/発表者名
      Oshikiri Tomoya、Ueno Kosei、Misawa Hiroaki
    • 雑誌名

      Green Chemistry

      巻: 21 号: 16 ページ: 4443-4448

    • DOI

      10.1039/c9gc01658a

    • NAID

      120006878351

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Control of plasmon dephasing time using stacked nanogap gold structures forstrong near-field enhancement2019

    • 著者名/発表者名
      Kosei Ueno, Jinghuan Yang, Quan Sun, Daisuke Aoyo, Han Yu, Tomoya Oshikiri, Atsushi Kubo, Yasutaka Matsuo, Qihuang Gong, Hiroaki Misawa
    • 雑誌名

      Applied Materials Toaday

      巻: 14 ページ: 159-165

    • DOI

      10.1016/j.apmt.2018.12.004

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Manipulation of the dephasing time by strong coupling between localized and propagating surface plasmon modes2018

    • 著者名/発表者名
      J. Yang, Q. Sun, K. Ueno, X. Shi, T. Oshikiri, H. Misawa, Q. Gong
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 9 号: 1 ページ: 4858-4858

    • DOI

      10.1038/s41467-018-07356-x

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced water splitting under modal strong coupling conditions2018

    • 著者名/発表者名
      X. Shi, K. Ueno, T. Oshikiri, Q. Sun, K. Sasaki, H. Misawa
    • 雑誌名

      Nature Nanotechnol.

      巻: 13 号: 10 ページ: 953-958

    • DOI

      10.1038/s41565-018-0208-x

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasmon-assisted polarity switching of a photoelectric conversion device by UV and visible light irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nakamura, T. Oshikiri, K. Ueno, T. Katase, H. Ohta, H. Misawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 122 号: 25 ページ: 14064-14071

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b01198

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] モード強結合を利用した選択的空中窒素固定による光アンモニア合成2020

    • 著者名/発表者名
      押切友也・石旭・三澤弘明
    • 学会等名
      2020年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Influence of particle density on modal strong coupling photonics properties between localized surface plasmon and Fabry-Perot nanocavity modes2020

    • 著者名/発表者名
      Yen-En Liu, Xu Shi, Quan Sun, Tomoya Oshikiri, Hiroaki Misawa
    • 学会等名
      2020年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Water oxidation under modal ultra-strong coupling condition using Au/Ag alloy nanoparticles and Fabry-Perot nanocavity2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Suganami, Tomoya Oshikiri, Zu Shuai, Xu Shi, Quan Sun, Hiroaki Misawa
    • 学会等名
      2020年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光アンモニア合成に向けた新規モード強結合光カソードの作製2020

    • 著者名/発表者名
      押切友也
    • 学会等名
      新学術領域「革新的光物質変換」第3回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of photocathode using modal coupling between plasmon and Fabry-Perot nanocavity2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Oshikiri, Xu Shi, Hiroaki Misawa
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会(2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Coherent-interaction-enhanced hot-electron generation under modal strong coupling conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Yen-En Liu, Xu Shi, Tomoya Oshikiri, Shuai Zu, Quan Sun, Keiji Sasaki, Hiroaki Misawa
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会(2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 金銀合金ナノ微粒子を用いたモード超強結合電極の構築とその電子移動効率の検討2020

    • 著者名/発表者名
      菅浪誉騎・押切友也・石旭・三澤弘明
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会(2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Modal Ultra-strong Coupling using Au/Ag Alloy Nanoparticles and Fabry-Perot Nanocavity and its application to water oxidation2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Suganami, Tomoya Oshikiri, Xu Shi, Hiroaki Misawa
    • 学会等名
      The 21st RIES-HOKUDAI International Symposium 間
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coherent-interaction-enhanced hot-electron generation under modal strong coupling conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Yen-En Liu, Xu Shi, Tomoya Oshikiri, Shuai Zu, Quan Sun, Keiji Sasaki, Hiroaki Misawa
    • 学会等名
      The 21st RIES-HOKUDAI International Symposium 間
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ammonia photosynthesis from dinitrogen under modal strong coupling conditions2020

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, X Shi, H. Misawa
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 円偏光照射下における金属ナノ構造の近接場の観測2020

    • 著者名/発表者名
      押切友也,孫泉,山田拓樹,Zu Shuai,笹木敬司,三澤弘明
    • 学会等名
      第67回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Ammonia Photosynthesis using Plasmon-induced Charge Separation under Visible Light Irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri
    • 学会等名
      2019 International Symposium of Research Institute for Electronic Science (RIES) and Center for Emerging Functional Matter Science (CEFMS)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visible-Light Driven Artificial Photosynthesis via Plasmon-Induced Charge Separation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, X. Shi, Q. Sun, H. Misawa
    • 学会等名
      2019 Southwest-Rocky Mountain Regional Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光電子顕微鏡を用いた金ナノ構造の近接場円二色性の観測2019

    • 著者名/発表者名
      押切友也、山田拓樹、孫泉、笹木敬司
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Observation of near-field chirality generation on an achiral plasmonic structure2019

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, H. Yamada, Q. Sun, K. Ueno, H. Misawa
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Information Optics and Photonics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exploring the Mechanism of Near-field Chirality Generation on an Achiral Plasmonic Structure2019

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, H. Yamada, Q. Sun, K. Ueno, H. Misawa
    • 学会等名
      The 29th International Conference on Photochemistry (ICP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光電子顕微鏡を用いた金ナノ構造の近接場円二色性計測2019

    • 著者名/発表者名
      押切友也
    • 学会等名
      第16回プラズモニック化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of High-absorption Plasmonic Photoanode2018

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, X. Shi, K. Ueno, H. Misawa
    • 学会等名
      10th Asian Photochemistry Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Artificial Photosynthesis using Plasmonic Photoanode2018

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, R. Takakura, X. Shi, K. Ueno, H. Misawa
    • 学会等名
      233rd ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exploring Mechanism of Near-field Chirality Generation on Achiral Plasmonic Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hiroki, T. Oshikiri, Q. Sun, K. Ueno, H. Misawa
    • 学会等名
      19th RIES-HOKUDAI International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Three-dimensional Plasmonic Photoanode with Through-hole Array2018

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, X. Shi, K. Ueno, H. Misawa
    • 学会等名
      19th RIES-HOKUDAI International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] CSJカレントレビュー プラズモンと光圧が導くナノ物質科学―ナノ空間に閉じ込めた光で物質を制御する PartII 13章2019

    • 著者名/発表者名
      上野貢生、押切友也
    • 総ページ数
      216
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759813920
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://misawa.es.hokudai.ac.jp

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 北海道大学電子科学研究所 三澤弘明研究室

    • URL

      http://misawa.es.hokudai.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] ラマン分光測定装置、ラマン分光測定方法および表面増強ラマン散乱デバイス2020

    • 発明者名
      三澤弘明、押切友也、石旭、臧瀟倩、上野貢生、笹木敬司
    • 権利者名
      北海道大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-163256
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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