研究課題
基盤研究(C)
近赤外に強い吸収を持つある種の色素は、1064nmのYAGレーザー光を効率良く熱エネルギーに変換する。ナノ粒子の赤外吸収・レーザー誘起ブレークダウン・近接場を利用すれば、ナノ粒子も衝撃波源や微小反応炉として活用できる。本研究ではこの観点から、次の二つを目的とする二年間の研究を行った。(1)リポソームなどの球状分子集合体と赤外色素・ナノ粒子を利用して、ナノ・マイクロメートルの空間スケールで局所的に球面状衝撃波を発生させ、レーザー誘起ナノ爆縮を実現する。(2)爆縮空間や近接場をナノ反応炉として利用し、新規な光化学への応用を目指す。本補助金で購入した精密ステージと現有の顕微CCDを組み合わせてレーザー照射顕微鏡システムを構築するとともに、リポソーム、銀ナノ粒子、銀修飾シリカナノ粒子(ナノシェル)、銀マイクロシェル、ポリ乳酸ナノ粒子、カーボンナノチューブ、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)を用いた測定を行った。まだ吸収色素・プローブへの応用を念頭において種々の金属錯体の構造解析も行った。膜上に赤外色素をドープしたリボソームを作製して、レーザーパルス照射による開裂の様子を観測し、開裂が球面対称性を保持しつつ、シングルパルスで起こることを見出した。さらにMie Field計算と光音響シミュレーションに基づき、ナノ爆縮の可能性を検討した。これら微小集合体とクラスターにパルスを照射すると、光電磁場が局在化してホットスポットを生成し、空間的に高度に集中したブレークダウン発光が観測された。これは光エネルギー密度の自己集中を示唆し、ナノ爆縮と合わせ低入力光の有効利用が期待できる。一方、HPCナノ粒子懸濁液では、Mie近接場と多重散乱の効果によって、光エネルギー移動と増幅自発発光が促進されることを見出した。これらの成果に基づき、今後はさらなる反応への応用を検討する。
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