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2015 年度 実績報告書

金ナノ粒子・金クラスターを用いた高効率プラズモン誘起太陽電池の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J11083
研究機関九州大学

研究代表者

石田 拓也  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード表面プラズモン / 増強電場 / 機能性金ナノ粒子 / 単粒子膜 / 自己集合単分子膜 / Langmuir-Blodgett法
研究実績の概要

オクタデカンチオール(ODT)またはポルフィリン連結アルカンチオール誘導体(PC10S)で表面修飾した金ナノ粒子(AuNP)(ODT-AuNPならびにPC10S-AuNP)の評価と,簡便な固定化法の確立並びに評価を行った.
局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示すAuNPを基板に固定化する技術を確立することは,表面プラズモン(SP)をデバイスへ応用していく上で重要な課題であり,明瞭なLSPRを示す粒径10 nm以上のAuNPの組織体を構築することが必須である.本研究では簡便に高密度単粒子膜を作製可能なLangmuir-Blodgett(LB)法を用いて,AuNP基板の作製を試みた.しかし,LB法にはAuNPが低極性有機溶媒に可溶かつ安定でなければならないという制限があるため,粒径10 nm未満のAuNPが限界であった.LSPRによる増強電場は,粒径50 nm程度で最大になるので,より大きな粒子を用いることが望ましい.そこで,粒径50 nmまでのODT-AuNPの合成を前年度までに報告した.本年度は,LB法によるODT-AuNP膜作製を行った.その結果,高密度単粒子膜を作製し,粒径による共鳴波長制御に成功した.また,大きな粒子の粒子膜は,より大きな増強電場を発生させているものと考えている.
次に,ODT-AuNPの技術を応用して,PC10S-AuNP基板を作製した.まず,増強電場と相互作用しやすく配向したPC10S-AuNP(粒径15-80 nm)を調製し,この溶液が最大で15倍もの発光増強を示すことを観測した.この強い発光は,高配向による効果と推測される.また,LB法により粒子膜を作製した結果,SPとPC10Sの励起子の強い相互作用が示唆された,強いLSPRを発現するAuNPの機能化と簡便な固定化法の確立に成功したことは,SPの実用化へ大きく貢献できる成果であると確信している.

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Thermal and Chemical Stabilization of Silver Nanoplates for Plasmonic Sensor Application2016

    • 著者名/発表者名
      Yukina Takahashi, Koichi Suga, Takuya Ishida, Sunao Yamada
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 32 ページ: 275-280

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Site-selective nanoscale-polymerization of pyrrole on gold nanoparticles via plasmon induced charge separation2016

    • 著者名/発表者名
      Yukina Takahashi, Yoshitaka Furukawa, Takuya Ishida, Sunao Yamada
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 ページ: 8520-8524

    • DOI

      10.1039/C6NR01531J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金ナノ粒子の疎水化と薄膜化の試み2015

    • 著者名/発表者名
      石田拓也, 山田 淳
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 66 ページ: 731-735

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] プラズモン誘起電荷分離による空間選択的ピロール重合法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      高橋幸奈,古川善崇,石田拓也,山田淳
    • 学会等名
      電気化学会大83回大会
    • 発表場所
      大阪府吹田市
    • 年月日
      2016-03-29 – 2016-03-31
  • [学会発表] Preparation and spectroscopic properties of gold nanoparticles modified with porphyrin monolayers2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ishida, Yukina Takahashi, Sunao Yamada
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 金ナノ粒子表面に形成したポルフィリン連結型アルカンチオール単分子膜の状態解析2015

    • 著者名/発表者名
      石田拓也,高橋幸奈,山田淳
    • 学会等名
      日本分析化学会第64年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] プラズモン誘起電荷分離に基づく光酸化重合で形成したポリピロールのキャラクタリゼーション2015

    • 著者名/発表者名
      古川喜崇,石田拓也,高橋幸奈,山田淳
    • 学会等名
      日本分析化学会第64年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] Langmuir-Blodgett法で製膜した疎水性金ナノ粒子構造のサイズ効果とプラズモン特性2015

    • 著者名/発表者名
      迫敬住,立切佑樹,石田拓也,高橋幸奈,山田淳
    • 学会等名
      日本分析化学会第64年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] Fluorescence Enhancement of Dye Molecules Located on Two-Dimensional Assemblies of Hydrophobic Gold Nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ishida, Yuki Tachikiri, Yukina Takahashi, Sunao Yamada
    • 学会等名
      27th International Conference on Photochemistry
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Hydrophobic Gold Nanorods Prepared by the One-step Phase-transfer Reaction from Aqueous to Organic Phase2015

    • 著者名/発表者名
      Yukina Takahashi, Moe Motobe, Ryuji Matsumoto, Takuya Ishida, Sunao Yamada
    • 学会等名
      27th International Conference on Photochemistry
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-03
    • 国際学会
  • [学会発表] 銀ナノプレートの組織状態が屈折率検出感度に及ぼす影響の評価2015

    • 著者名/発表者名
      高橋幸奈,山口祐典,井手奈都子,田原弘宣,石田拓也,山田淳
    • 学会等名
      第75回分析化学討論会
    • 発表場所
      山梨
    • 年月日
      2015-05-23 – 2015-05-24
  • [学会発表] 疎水性金ナノ粒子の創製とLB膜作製2015

    • 著者名/発表者名
      石田拓也,立切佑樹,高橋幸奈,山田淳
    • 学会等名
      ナノ学会第13回大会
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2015-05-11 – 2015-05-13
  • [学会発表] Au-TiO2系を利用したピロールの光酸化重合2015

    • 著者名/発表者名
      古川喜崇,石田拓也,高橋幸奈,山田 淳
    • 学会等名
      ナノ学会第13回大会
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2015-05-11 – 2015-05-13

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公開日: 2016-12-27  

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