|
本課題では、局在表面プラズモンが誘起可能な金属ナノ構造体を種々の電極表面基板上に作製し、形成する増強光電場空間において進行する化学反応を調査した。プラズモンによって誘起される増強電場空間内では、通常の光照射下においては発現しない特異な電子励起プロセスが誘起され、励起電子、正孔の電気化学ポテンシャルが変調される。さらに、近年では分子運動プロセスに影響を与えるほどの分子摂動が働くことも計算により明らかになっており、プラズモン誘起増強電場空間における化学反応の特異性にますます注目が集まっている。申請課題における実際の取り組みでは、進行する電気化学反応における分子挙動の詳細を、分光計測、電極触媒活性評価、反応生成物評価を通じて議論した。
初年度における取り組みでは、電気化学電位に依存した光局所場に存在する低分子量分子の挙動を表面増強ラマン散乱法により評価可能な系の構築を行った。その結果、特定の金属、励起光波長を用いた条件下で進行する電気化学反応において、特定の同位体種が選択的に電極表面で特異な規則構造を形成するという事実を見出している。最終年度においては、光増強場で生成する電気化学反応の生成物をリアルタイムで検出可能な測定系の構築に取り組み、その事象の詳細な解明を目指して検討を行った。それぞれの電気化学電位や同位体混合比において得られる反応生成物を調査した結果、局在表面プラズモンが誘起可能な表面構造を有する電極において、明らかに通常の条件とは異なる同位体選択性が発現するという興味深い結果を得ることに成功した。これは、生成する光増強電場空間内に形成する規則構造によって、同位体生成比が変調可能になるという事実を示唆する結果である。つまり、本課題による取り組みによって得られた知見が、これまでにない反応制御手法に繋がるという可能性を強く支持するものである。
|
