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2019 年度 実績報告書

不斉プラズモン近接場デザインに立脚したキラル核形成制御と電磁場パリティの開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K14177
研究機関東北大学

研究代表者

新家 寛正  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40768983)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードキラル結晶化 / Optical Chirality / 表面プラズモン近接場 / 金属ナノ構造体 / プラズモン光学捕捉 / キラリティ転写 / 結晶鏡像異性過剰率
研究実績の概要

本研究では、電磁場のキラリティに関する新しい保存量「Optical Chirality(OC)」の増強されたキラルな表面プラズモン近接場を高度に設計し、その場の中で水溶液からのキラル結晶化を誘起することで高い結晶鏡像異性過剰率(CEE)を達成し、OCの物質系への転写を実験的に確かめることを目的としている。
本年度は以下に示す実績が得られた。
1)3つの三角形型金属ナノ粒子を近接させて配置することで中心部にナノ間隙を形成したトライマー構造体へ近赤外円偏光レーザーを集光することでNaClO3キラル結晶化を誘起すると、結果得られる結晶鏡像体の核形成確率に50%にも及ぶ巨大なCEEが得られることを台湾の国立交通大学・北海道大学・千葉大学との共同研究により明らかにした。この成果をThe Journal of Physical Chemistry Letters誌に報告した。このCEE増強機構は必ずしも明らかではないが、金ナノ構造体中心部のナノ間隙にOCの増強が見られる可能性が高く、今後、CEE増強機構解明へ向けた解析を行っていく。
2)卍型金属二次元周期ナノ構造体をプラズモン励振源としたプラズモンピンセットをもちいて、NaClO3キラル結晶化のクリーピングを操作できることを明らかにした。また、適切なクリーピング操作により、キラル結晶前駆体のアキラル結晶からの多形転移の開始を制御可能であることを明らかにした。更に、アキラル結晶・キラル結晶双方からのクリーピングを操作し強制的に両者を接触させると多形転移を誘起でき、キラリティが継承されることを見出し、プラズモンピンセットによる人為的なキラリティ転写が可能であることを明らかにした。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] 国立交通大学(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      国立交通大学
  • [雑誌論文] Plasmonic Manipulation-Controlled Chiral Crystallization of Sodium Chlorate2020

    • 著者名/発表者名
      Cheng An-Chieh, Niinomi Hiromasa, Omatsu Takashige, Ishida Shutaro,Sasaki Keiji, Sugiyama Teruki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 11 ページ: 4422-4426

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c0104

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In Situ Microscopic Observation on Surface Kinetics in Optical Trapping-Induced Crystal Growth: Step Formation, Wetting Transition, and Nonclassical Growth2019

    • 著者名/発表者名
      Niinomi Hiromasa、Sugiyama Teruki、Ujihara Toru、Guo Suxia、Nozawa Jun、Okada Junpei、Omatsu Takashige、Uda Satoshi
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 19 ページ: 4138~4150

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00600

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Plasmonic Trapping-Induced Crystallization of Acetaminophen2019

    • 著者名/発表者名
      Niinomi Hiromasa、Sugiyama Teruki、Uda Satoshi、Tagawa Miho、Ujihara Toru、Miyamoto Katsuhiko、Omatsu Takashige
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 19 ページ: 529~537

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.8b01361

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] In-Situ Observation on Surface Kinetics in Optical Trapping-Induced Crystal Growth: Step Formation, Wetting Transition, and Nonclassical Growth2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Niinomi, Teruki Sugiyama, Toru Ujihara, Suxia Guo, Jun Nozawa, Junpei Okada, Takashige Omatsu, Satoshi Uda
    • 学会等名
      SMS2019 and GIMRT User Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] “Manipulation” of Acetaminophen Crystallization and Discovery of Two-Step Dissolution Process by Plasmonic Optical Tweezers2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Niinomi, Teruki Sugiyama, Miho Tagawa, Toru Ujihara, Katsuhiko Miyamoto, Takashige Omatsu, Jun Nozawa, Junpei Okada, Satoshi Uda
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学捕捉誘起結晶化における表面カイネティクスの顕微鏡その場観察-光電場によるステップ形成・濡れ転移・非古典的結晶成長-2019

    • 著者名/発表者名
      新家寛正, 杉山輝樹, 宇治原徹, Suxia Guo, 野澤純, 岡田純平, 尾松考茂, 宇田聡
    • 学会等名
      第48回結晶成長国内会議(JCCG-48)
  • [学会発表] "Manipulation" of Acetaminophen Crystallization and Discovery of Two-Step Dissolution Process by Plasmonic Optical Tweezers2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Niinomi, Teruki Sugiyama, Miho Tagawa, Toru Ujihara, Katsuhiko Miyamoto, Takashige Omatsu, Jun Nozawa, Junpei Okada, Satoshi Uda
    • 学会等名
      19th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-19)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] プラズモン光学捕捉による有機分子の結晶化操作2019

    • 著者名/発表者名
      新家寛正
    • 学会等名
      第36回無機分析コロキュウム
  • [学会発表] Crystallization “Manipulated” by Plasmonic Optical Tweezers2019

    • 著者名/発表者名
      H. Niinomi, T. Sugiyama, M. Tagawa, T. Ujihara, K. Miyamoto, T. Omatsu, J. Nozawa, J. Okada, S. Uda
    • 学会等名
      第135回東北大学金属材料研究所講演会
  • [学会発表] プラズモン光ピンセットによる有機分子の結晶化操作と二段階溶解過程の発見2019

    • 著者名/発表者名
      新家寛正, 杉山輝樹, 田川美穂, 宇治原徹, 宮本克彦, 尾松孝茂, 野澤純, 岡田純平, 宇田聡
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会

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公開日: 2021-01-27  

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