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近接場増強型光化学反応の空間・時間集積化

公募研究

研究領域反応集積化の合成化学 革新的手法の開拓と有機物質創成への展開
研究課題/領域番号 24106746
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

三木 一司  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (30354335)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード近接場 / 光化学 / 流体デバイス
研究概要

本年度は近接場光反応を起こすために必要な光反応場について研究成果を挙げた。今回、本研究では、直径36 nmの金ナノ粒子をアルカンチオール分子で表面修飾した構造を用いることで導電性基板上に近接場光を用いたモデル光触媒構造を作製した。金ナノ粒子を透明電極材料であるITO基板上に配列化させ、可視光照射で金ナノ粒子近傍に強い光(近接場光)を発生させる。金ナノ粒子間の間隙には、光輝度が強いホットスポットと呼ばれる部分があり、集光したレーザー光と同様な非線型現象が生じるため、可視光の光子二個から紫外光に相当する光励起を起こすことが可能となる。この光励起は、二酸化チタンを光触媒として活性化させることが可能であり、ホットスポットと二酸化チタン光触媒を如何に近づけて固定するかが性能向上のポイントとなる。本研究では、疎水性と親水性の性質の異なる結合部位を有する界面活性剤分子、具体的にはTMOS (C8H17Si(OCH3)3)分子を用いることで、触媒の固定化を実現できた。TMOS分子は1 nm程度の分子層を形成し、疎水性部位が金ナノ粒子表面に固定化され、親水性部位が二酸化チタンを結合する足場となる。本研究では、直径3.5 nmの大きさの二酸化チタン微粒子を結合することで、二酸化チタン薄膜層を形成させた。
今回実証した光触媒は、溶液中にコロイド状に分散して用いる均一触媒ではなく、取扱いが容易な基板上に固定して用いる不均一触媒8)であるため、貴金属を浪費しない。一平方センチメートルの試料の光触媒能を染色色素(メチレンブルー)の分解反応を用いて調べた。その結果、新型光触媒では、太陽光に近い広帯域可視光照射時の反応速度が二酸化チタン単独の場合の6.5倍であることが分かり、可視光応答型光触媒として優れた特性を持っていることが分かった。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Visible light-driven plasmonic photocatalyst.2014

    • 著者名/発表者名
      Francesca Pincella, Katsuhiro Isozaki, and Kazushi Miki
    • 雑誌名

      Light: Science & Applications

      巻: 3 号: 1 ページ: e133-e133

    • DOI

      10.1038/lsa.2014.14

    • NAID

      120005367809

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 金ナノ粒子二次元配列を利用した可視光駆動型光触2014

    • 著者名/発表者名
      磯崎勝弘,三木一司
    • 雑誌名

      コロイド界面部会ニュースレター(C&I Commun.)

      巻: 39 ページ: 36-38

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Plasmon-resonant optics on an indium-tin-oxide film exciting a two-photon photochromic reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Takao Ochiai, Katsuhiro Isozaki, Francesca Pincella, Tomoya Taguchi, Koh-ichi Nittoh, and Kazushi Miki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 6 号: 10 ページ: 102001-102001

    • DOI

      10.7567/apex.6.102001

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gold Nanoparticle 2D-Arrays Chemically Immobilized as Large-Area Near-Field Light Source2013

    • 著者名/発表者名
      Kazushi Miki, Katsuhiro Isozaki, Takao Ochiai, Tomoya Taguchi and Koh-ichi Nittoh
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 50(6) 号: 6 ページ: 205-213

    • DOI

      10.1149/05006.0205ecst

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic charge transport and contact resistance of 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl) pentacene field-effect transistors fabricated by a modified flow-coating method2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sakamoto, Junichi Ueno, Kirill Bulgarevich, Kazushi Miki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 号: 12

    • DOI

      10.1063/1.3695169

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2. Light exposure dependence of field-effect mobility of pentacene thin films deposited on very thin polyimide photo-alignment layers2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sakamoto, Junichi Ueno, Takamitsu Yonezawa, Takeshi Yasuda, and Kazushi Miki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 111 号: 12 ページ: 123702-123702

    • DOI

      10.1063/1.4729046

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Catalytic Activity of Self-Assembled-Monolayer-Capped Gold Nanoparticles2012

    • 著者名/発表者名
      T. Taguchi, K. Isozaki,* and K. Miki*
    • 雑誌名

      Adv. Mater

      巻: 24 号: 48 ページ: 6462-6467

    • DOI

      10.1002/adma.201202979

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 金ナノ粒子2次元配列を利用した可視光駆動型光触媒2013

    • 著者名/発表者名
      磯崎 勝弘,Francesca Pincella,三木 一司
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2013-03-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Self-Assembled Monolayer-Capped Gold Nanoparticle 2D-arrays as Enhanced Catalysis2013

    • 著者名/発表者名
      K. Miki , T. Taguchi, and K. Isozaki
    • 学会等名
      Symposium on Surface and Nano Science 2013 (SSNS’13)
    • 発表場所
      Zao, Yamagata
    • 年月日
      2013-01-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Gold Nanoparticle 2D-Arrays Chemically Immobilized as Large-Area Near-Field Light Source2012

    • 著者名/発表者名
      Kazushi Miki, Katsuhiro Isozaki, Takao Ochiai, Tomoya Taguchi, Koh-ichi Nittoh
    • 学会等名
      The 222nd ECS Meeting
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2012-10-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Near-field multi-photon induced photoluminescence imaging of Au nanoparitcle-array with well-regulated gap2012

    • 著者名/発表者名
      akao Ochiai, Tetsuya Narushima, Katsuhiro Isozaki, Hiromi Okamoto, Kazushi Miki
    • 学会等名
      The IUMRS Int'l Conf. on Electronic Materials (IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Yokohama, Kanagawa
    • 年月日
      2012-09-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 極薄ポリイミド光配向膜上に形成したペンタセン薄膜の電界効果移動度と表面形状2012

    • 著者名/発表者名
      坂本 謙二,上野 純一,三木 一司
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松山、愛媛
    • 年月日
      2012-09-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Silica coated gold nanoparticles 2D array for enhanced fluorescence sensing2012

    • 著者名/発表者名
      Fancesca Pincella, Katsuhiro Isozaki, Kazushi Miki
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia, The 73rd JSAP Autumn Meeting 2012
    • 発表場所
      Matsuyama, Ehime
    • 年月日
      2012-09-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced Catalysis of Self-Assembled Monolayer-Capped Gold Nanoparticle 2D-arrays2012

    • 著者名/発表者名
      K. Isozaki, T. Taguchi, K. Miki
    • 学会等名
      The 6th Intern. Conf. on Gold Science Technology and its applications (GOLD2012)
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2012-09-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Large-Area Gold Nanoparticle 2D-Arrays for Plasmonic Applications2012

    • 著者名/発表者名
      Kazushi Miki, Katsuhiro Isozaki, Takao Ochiai, Tomoya Taguchi, Koh-ichi Nittoh
    • 学会等名
      The 6th Intern. Conf. on Gold Science Technology and its applications (GOLD2012)
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2012-09-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Large-Area Near-Field Lighting Layer of Chemically Immobilized Gold Nanoparticle 2D-Arrays2012

    • 著者名/発表者名
      K. Isozaki, T. Ochiai, T. Taguchi, K. Nittoh, and K. Miki
    • 学会等名
      Interface International Association of Colloid and Interface Scientists (IACIS2012)
    • 発表場所
      Sendai, Miyagi
    • 年月日
      2012-05-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Recognition-Enhanced Catalysis of Gold Nanoparticle 2D-Arrays with Hydrophobic2012

    • 著者名/発表者名
      K. Isozaki, T. Taguchi, K. Miki
    • 学会等名
      Interface International Association of Colloid and Interface Scientists (IACIS2012)
    • 発表場所
      Sendai, Miyagi
    • 年月日
      2012-05-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic Enhancement Effect of Alkanethiol-Self-Assembled-Monolayer on Gold Nanoparticles

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Isozaki, Tomoya Taguchi and Kazushi Miki
    • 学会等名
      The Eighth International Symposium on Integrated Synthesis
    • 発表場所
      Todaiji Temple Cultural Center, Nara
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Visible light photocatalyst based on plasmon-enhanced two-photon absorption

    • 著者名/発表者名
      Francesca Pincella, Katsuhiro Isozaki, Kazushi Miki
    • 学会等名
      The 2nd JSAP-OSA Joint Symposia (The 74th JSAP Autumn Meeting 2013)
    • 発表場所
      Doshisya Univ., Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Dense 2D arrays of Au@Ag and Au@Ag@Au as efficient SERS substrates

    • 著者名/発表者名
      Yeji Song, Pincella Francesca, Katsuhiro Isozaki, Kazushi Miki
    • 学会等名
      The 2nd JSAP-OSA Joint Symposia (The 74th JSAP Autumn Meeting 2013)
    • 発表場所
      Doshisya Univ., Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 204. Enhanced Catalysis of Self-Assembled-Monolayer-Capped Gold Nanoparticles

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Isozaki, Tomoya Taguchi and Kazushi Miki
    • 学会等名
      Challenges in Organic Materials & Supramolecular Chemistry (ISACS10)
    • 発表場所
      Kyoto Univ., Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子2次元配列を用いる可視光駆動型光触媒

    • 著者名/発表者名
      磯崎 勝弘,Francesca Pincella,三木 一司
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学千原キャンパス、沖縄
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] NIMS界面機能グループ

    • URL

      http://www.nims.go.jp/nanoarchi_gr/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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