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2017 年度 実績報告書

異方性金クラスターの合成法の探索と構造、電子状態の評価

研究課題

研究課題/領域番号 15J09168
研究機関東京大学

研究代表者

高畑 遼  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
キーワード極細金ナノロッド / 局在型表面プラズモン共鳴 / 長さ制御 / 表面修飾 / 1電子遷移 / 安定化 / 一次元材料
研究実績の概要

異方的な金クラスターの一つである極細金ナノロッド(AuUNRs)をチオラートで修飾することに平成28年度に成功していた。平成29年度はこの手法をさらに洗練させ、チオラート保護AuUNRs(AuUNR:SR)を5-15 nmの範囲で長さ制御し、高効率に合成することに成功した。
配位子交換されたAuUNR:SRはオレイルアミン保護AuUNRs(AuUNR:OA)と比べ安定であることを、局在型表面プラズモン共鳴(LSPR)の挙動を追跡することで、明らかにした。これは、合成に使われていたアミンに対して、今回採用したチオラートはより強固に金表面に配位することができ、AuUNRsの表面をより強く安定化できた結果であると考えられる。この成果により、AuUNRsの低い安定性を改善でき、単離精製や応用への展開を可能にした。
また、透過型電子顕微鏡観察では、AuUNR:OAと同様AuUNR:SRが多重双晶構造を維持していることが分かった。
光学特性としては、AuUNRsでは長さとともに長波長にシフトするLSPRが赤外域に見られ、この共鳴波長が直径が10 nm以上の金ナノロッド(AuNRs)と比べて長波長側に観察された。これは直径が微細化されたAuUNRsで初めて見られた性質であり、異方的な金クラスターの特異な性質を見出した貴重な例である。
また、アスペクト比が3程度のAuUNR:SRでのみ、共鳴波長が大きく短波長にシフトする挙動が観察され、AuNRsのLSPR挙動と大きく異なっている。このことから、短いAuUNR:SRではプラズモニックな電子の集団運動ではなく、電子準位間の一電子遷移に由来する吸収が観察されたと推察している。
以上の結果は、高評価でJ. Am. Chem. Socに受理され、異方性金クラスターの合成と光物性の観点で大きな関心を集めている。このことは表紙として本論文が採用されたことからも伺える。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Gold Ultrathin Nanorods with Controlled Aspect Ratios and Surface Modifications: Formation Mechanism and Localized Surface Plasmon Resonance2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takahata, Seiji Yamazoe, Kiichirou Koyasu, Kohei Imura, and Tatsuya Tsukuda
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: ― ページ: ―

    • DOI

      10.1021/jacs.8b02884

    • 査読あり
  • [学会発表] Optical Properties of Gold Ultrathin Nanorods: Effect of Aspect Ratio and Surface Modification2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takahata
    • 学会等名
      98th CSJ Annual Meeting
  • [学会発表] Statistical Analysis of Crystal Structure of Ultrathin Gold Nanorods by Transmission Electron Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takahata
    • 学会等名
      The 15th Annual Meeting of Society of Nano Science and Technology
  • [学会発表] 極細金ナノロッドの合成と原子構造、安定性、および光学特性2017

    • 著者名/発表者名
      高畑遼
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] 極細金ナノロッドの合成と特異な物性の解明2017

    • 著者名/発表者名
      高畑遼
    • 学会等名
      九州コロイドコロキウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultrathin Gold Nanorods: Optical Properties, Atomic Structures and Stability2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takahata
    • 学会等名
      International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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