金属ナノクラスターの分散・配列系における分子シンクロを利用した情報変換と伝達

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11167281
• 研究機関: 山口東京理科大学
• 研究代表者: 戸嶋 直樹 山口東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (50011010)
• キーワード: 分子シンクロナイゼーション / 金属ナノクラスター / 銀ナノクラスター / プラズモン吸収 / 金ナノクラスター / コロイド分散液 / 銀ナノ粒子 / 刺激応答性

研究概要

我々は、種々の金属ナノクラスターの粒子径と構造を制御することに成功している。これらの金属ナノクラスターのうち、貨幣金属を含む金属ナノクラスターは表面プラズモン吸収を持ち、その色調は金属ナノクラスターを囲んでいる保護剤の種類や状態、金属ナノクラスターの粒子の分散と凝集の工合などにより変化する。本研究では、このような金属ナノクラスター分散系で、情報変換と伝達の機能を発現するような分子シンクロナイゼーション系の構築を目的とする。
1)混合による金属ナノクラスター組織体の形成
単独のAgおよびRhナノクラスターを混合すると、Agナノクラスター表面にRhナノクラスターが配列し、このためAgの表面プラズモン吸収が、時間と共に消失するという極めて特異な現象を見出した。TEM、XRD等によるキャラクタリゼーションの結果、この現象が、Ag粒子の周りにRh粒子が凝集し、Agを内核とする疑似コア-シェル構造のナノクラスター集合体の生成によることを明らかにした。
2)pH応答配位分子を用いた金ナノクラスター分散液の可逆的変化
Auナノクラスターを取り囲む刺激応答性分子として、メルカプトプロピオン酸を用い、そのpH変化によるプラズマ吸収の変化を観察した。少量の塩酸を添加することにより、金ナノクラスター分散液の色は、赤色から紫色に変化した。さらにこの溶液に水酸化ナトリウム水溶液を添加すると、紫色から赤色に戻り、UV-Vis吸収スペクトルもほぼ無添加のものと同様のスペクトルを示した。調整したメルカプトプロピオン酸保護Auナノクラスター分散液は、5回の繰り返し実験後も同様のpH応答性を示した。

研究成果

• [文献書誌] N.Toshima: "Core/Shell-Structured Bimetallic Nanocluster Catalysts for Visible-Induced Electron Transfer"Pure&Applied Chemistry. 72(1)(in press). (2000)
• [文献書誌] 白川幸英,平川和貴,戸嶋直樹: "高分子保護貨幣金属ナノクラスターの調整と機能"高分子論文集. 57(6)(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Y.shiraishi,M.Nakayama,E.Takagi,T.Tominaga,and N.Toshima: "Effect of Quantity of Polymer on Catalysis and Superstructure Size of Polymer-Protected Pt Nanoclusters"Inorganic Chemistry Acta. 300(in press). (2000)
• [文献書誌] P.Lu,T.Teranishi,K.Asakura,M.Miyake,and Naoki Toshima: "Polymer-Protected Ni/Pd Nano-Clusters:Preparation,Characterization and Catalysis for Hydrogenation of Nitrobenzene"Journal of Physical Chemistry B. 103(44). 9673-9682 (1999)
• [文献書誌] N.Toshima and K.Hirakawa: "Polymer-Porotected Bimetallic Nanocluster Catalysts Having Core/Shell Structure for Accelerated Electron Transfer in Visible-Light-Induced Hydrogen Generation"Polymer Journal. 31(11-2). 1127-1132 (1999)
• [文献書誌] P.Lu,J.Dong,and N.Toshima: "Surface Enhanced Raman Scattering of Cu/Pd Alloy Colloid Protected by Poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)"Langmuir. 15(23). 7980-7992 (1999)
• [文献書誌] 戸嶋直樹: "化学工学の進歩33 先端材料制御工学"槙書店. 210 (1999)
• [文献書誌] 戸嶋直樹: "季刊化学総説42 無機有機ナノ複合物質"学会出版センター. 196 (1999)