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2017 年度 実施状況報告書

外部電場で配列させた金ナノロッドによるプロトン移動反応のプラズモン誘起蛍光増強

研究課題

研究課題/領域番号 16K04865
研究機関愛知教育大学

研究代表者

日野 和之  愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (60362307)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード金ナノロッド / 外部電場 / プロトン移動 / プラズモン / 蛍光増強
研究実績の概要

平成29年度は、引き続きポリマー結合金ナノロッド-ジメチルアミノヒドロキシフラボン(DMHF)複合体を調製し、その電場吸収および小角X線散乱(SAXS)測定を行った。このとき、アスペクト比を2, 4, 6と変え、ポリマー分子量を700~50000と変えた試料を用意した。これにより、ロッド-DMHF分子間距離を数nm~数十nmの範囲で調節できた。
電場を印加するとプラズモン吸収強度の増減が観測された。アスペクト比2, 4, 6のスペクトルを比較すると、アスペクト比が小さくなる、つまり短軸の長さが大きくなるほど小さな電場強度で短軸ピークの増大と長軸ピークの減少を確認し、電場OFF後の緩和時間が長くなることが分かった。さらに、試料への電場印加時間を長くするほど、電場OFF後の緩和時間が長くなることが分かった。このことから、ナノロッドに電場相互作用が長くはたらくことで電場を切っても一定方向に並び続けるのではないかと考えられた。
ここで、複合体の蛍光測定用に超薄型の循環型セルを新たに開発した。セルを閉じた形にできたため、1)揮発性のトルエン溶液試料でも長時間の電場測定が可能となった。加えて、ITO膜をガラス基板の端から少し控えて成膜したことにより、2)1500 Vの高電圧を印加してもショートのリスクを減らすことに成功した。また、フロー型であるので、3)長時間の測定でも試料へのダメージを抑えられる改良が期待でき、試料の回収も可能となった。最も大きな改善点は、4)電場強度の向上である。
このセルを用いて、電場蛍光スペクトルを観測することが可能になった。DMHFは、波長380 nmの光で励起するとN*蛍光を520 nmに、T*蛍光を570 nmに放出する。現在、N*/T*蛍光強度比からin situでの電場増強度、ならびに蛍光増強度をロッド-DMHF分子間距離を変えて求めている。

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

平成29年度は、ポリマー結合金ナノロッド-ジメチルアミノヒドロキシフラボン複合体をアスペクト比およびポリマー分子量を変えて作製すること、電場を印加して吸収スペクトルとSAXSプロファイルを測定し、電場配向の時間依存性を調べること、併せて、電場セルの改良を行うことを目的としていた。本年度の研究成果は、これをおおむね達成しているが、電場蛍光スペクトルをプラズモン吸収に共鳴/非共鳴条件で観測し、電場増強度を比較することが課題として残っている。

今後の研究の推進方策

平成30年度は、引き続きプラズモン吸収に共鳴/非共鳴条件で電場増強度を調べ、一方、蛍光寿命測定から、蛍光増強と消光過程の速度を見積もり、蛍光増強現象のメカニズムを追究する。特に、アスペクト比4のナノロッドを対象として、その長軸に依存するプラズモン吸収波長を760 nmに設定してレーザー励起すれば、2倍波380 nmの光で同時にジメチルアミノヒドロキシフラボン分子を励起できる。ロッド末端部分で増強される電場は、長軸方向に局在するプラズモンがアシストする可能性が高いので、非共鳴条件の場合と比較して議論する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Growth Behavior of Gold Nanorods Synthesized by the Seed-Mediated Method: Tracking of Reaction Progress by Time-Resolved X-ray Absorption Near-Edge Structure, Small-Angle X-ray Scattering, and Ultraviolet-Visible Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Yoshikiyo、Sasaki Koh、Judai Ken、Nishikawa Keiko、Hino Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 ページ: 7982~7991

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b00016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ガラス製フロー型電場セルの開発と電場印加による金ナノロッドの集合構造の形成2018

    • 著者名/発表者名
      日野和之
    • 雑誌名

      分子科学研究所 装置開発室 Annual Report 2017

      巻: - ページ: 12~13

  • [学会発表] Ionic charge-selective electron transfer on the LB film electrodes of sulfonated fullerenes2017

    • 著者名/発表者名
      KATAYANAGI, Hideki; KAWASAKI, Yusuke; MIZUNO, Yuta; HINO, Kazuyuki; MIURA, Kouji
    • 学会等名
      第33回化学反応討論会
  • [学会発表] 循環型電場セルの開発と電場印加によるポリマー結合金ナノロッドの集合構造の形成2017

    • 著者名/発表者名
      日野和之、田中裕明、稲垣池穂、畠山義清
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] LB法によるフラーレン・脂肪酸混合単分子膜の作成と性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      片柳英樹、野村拓夢、川崎裕介、水野雄太、日野和之、三浦浩治
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] 硫酸化フラーレンのLB膜転写条件の最適化とイオン電荷選択的電子移動反応2017

    • 著者名/発表者名
      水野雄太、野村拓夢、川崎裕介、日野和之、三浦浩治、片柳英樹
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] 白金ナノキューブの合成方法の検討と光学特性の調査2017

    • 著者名/発表者名
      尾原萌華、高坂勇輔、日野和之
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法による5-クロロ-N-サリチリデンアニリンの多形転移の研究2017

    • 著者名/発表者名
      古川一輝、網本貴一、尾原萌華、水野雄太、片柳英樹、日野和之、山本典史、関谷博
    • 学会等名
      第26回有機結晶シンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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