• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2017 年度 実績報告書

異方性金属ナノ粒子の配向配列制御による高効率光エネルギー変換場の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H06120
研究機関九州大学

研究代表者

高橋 幸奈  九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (10596076)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード局在表面プラズモン共鳴
研究実績の概要

本課題では、金属ナノ粒子の組織化状態をボトムアップ手法で大面積にわたって制御することで、金属ナノ粒子間に生じるホットスポットという、光のエネルギーを光の回折限界を超えたナノ空間に局在化させることができる、高効率な光エネルギー変換場を、実用的なレベルの面積で実現することを目的としている。これまでに、大粒径の球状疎水性ナノ粒子について、大量合成法を確立し、Langmuir-Brodgett法で直径15~80ナノメートルの疎水性球状金ナノ粒子からなる二次元アレイを作製する手法を確立することに成功した。
今年度の検討ではさらに、製膜後も二次元アレイ膜内に残留する展開補助剤を用いずに、不純物を含まない二次元アレイの製膜法を確立することに成功した。これによって、金ナノ粒子の二次元アレイと、組み合わせる分子との相互作用をより明確に観察できる系の構築に成功した。実際に二次元アレイと色素を組み合わせた系において、表面増強ラマン散乱を観察することに成功し、本研究で確立を目指している、高効率光エネルギー変換場の構築に対して大きく前進していることを確認した。
また、球状金ナノ粒子よりも、強い光捕集効果が期待できる、棒状金ナノ粒子(金ナノロッド)や三角形平板状銀ナノ粒子(銀ナノプレート)においても同様に、疎水化法を確立し、Langmuir-Brodgett法による単層粒子膜の作製が可能であることを示した。上記の球状金ナノ粒子の検討で得られた知見が、金ナノロッドにも有効であることを示唆する結果が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

前年度に作製手法を確立した、さまざまな粒径を持つ疎水性金ナノ粒子からなる二次元アレイにおいて、製膜手法をさらに改善することによって、二次元アレイ製膜後に残留する展開補助剤を用いずに、疎水性球状金ナノ粒子の二次元アレイを作製することに成功した。これによって、より純粋に金ナノ粒子二次元アレイと色素の相互作用を観察することが可能になった。また、球状金ナノ粒子の検討によって得られた知見が、より強い光捕集効果が期待できる形状異方性金属ナノ粒子にも応用可能であることが示唆される結果を得ることができた。これらの研究成果から、本課題で実現を目指す、高効率な光エネルギー変換反応場の構築に向けて、研究は順調に進展していると判断している。

今後の研究の推進方策

これまでに得られた知見をもとに、二次元アレイを構築する金属ナノ粒子として、球状金ナノ粒子より強い光捕集効果が期待できる、形状異方性金ナノ粒子や銀ナノ粒子を採用することで、さらなる高効率光エネルギー変換反応場の実現を目指す。特に、形状異方性金属ナノ粒子の金ナノロッドや銀ナノプレートについては、配向・配列の制御によって、これまでにない高効率な光エネルギー捕集効果を示すと期待できる。そのため、配向・配列の制御を目指し、超高効率な光エネルギー変換デバイスの実現を目指す。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Space Optimization for Utilization of Plasmonic Effect on a P3HT-Gold Nanoparticle Photoelectrode2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ishida, Miho Katagishi, Yukina Takahashi, and Sunao Yamada
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 46 ページ: 1612-1615

    • DOI

      10.1246/cl.170707

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural characterization and plasmonic properties of two-dimensional arrays of hydrophobic large gold nanoparticles fabricated by Langmuir-Blodgett technique2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ishida, Yuki Tachikiri, Takayuki Sako, Yukina Takahashi, Sunao Yamada
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 404 ページ: 350-356

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.01.304

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金属ナノ構造の局在表面プラズモン共鳴を用いた光エネルギー変換2017

    • 著者名/発表者名
      高橋幸奈, 山田 淳
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Colour Material

      巻: 90 ページ: 426-430

    • 査読あり
  • [学会発表] Near-infrared photoreactions with Au-TiO2 systems based on plasmon induced charge separation2017

    • 著者名/発表者名
      SOTA, Yusuke; TAKAHASHI, Yukina; YAMADA, Sunao
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
  • [学会発表] 疎水性相互作用制御による金ナノ粒子二次元組織化膜の作製と分光特性2017

    • 著者名/発表者名
      弥永洋平、迫敬往、石田拓也、高橋幸奈、山田 淳
    • 学会等名
      日本分析化学会第66回年会
  • [学会発表] 近赤外光を光源としたプラズモン誘起電荷分離に基づく光エネルギー変換システムの検討2017

    • 著者名/発表者名
      髙橋幸奈,曽田祐輔,藤久義幸,石田拓也,山田 淳
    • 学会等名
      2017年電気化学秋季大会
  • [学会発表] Improvement in Stabilities and Sensitivities of Silver Nanoplates for Practical Sensing Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Yukina Takahashi
    • 学会等名
      ナノ構造・物性-ナノ機能・応用部会合同シンポジウム
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2018-12-17  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi