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2011 年度 実績報告書

酸化物メソポーラス材料を用いた形状制御金属ナノ粒子の3次元規則配置と光・触媒特性

研究課題

研究課題/領域番号 22760539
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

河村 剛  豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10548192)

キーワード金属ナノ粒子 / メソポーラス酸化物 / 表面プラズモン共鳴 / 形態制御
研究概要

今年度は、メソポーラス酸化物中での金属ナノ粒子の形状および配列制御に関する研究を行った。金属ナノ粒子の形状を制御する手法は数多く提案されているが、メソ孔内というナノ空間での精密形状制御に関する報告はまだあまりない。そこで、本研究では、筒状メソ細孔を有する酸化物薄膜を鋳型として利用し、さらに光照射による金属一酸化物間での電荷移動を誘起することで、金属ナノ粒子の形状および配列状態の制御を行った。一例として、金ナノロッドを規則配列した筒状細孔内で析出させることで、偏光特性を有する材料を作製した。この材料は、金ナノロッドの表面プラズモンによる光の吸収・散乱により偏光特性が発現するため、消光度が大きく、従来のポリマー系偏光子と比べて、薄膜化に有利である。また、有機成分を含まないため、比較的苛酷な環境においても使用可能な偏光子としての応用が期待できる。他にも、メソポーラスシリカ-チタニア鋳型中で、長さを制御した銀ナノロッドを析出させることにも成功した。これは、銀ナノロッドの析出・成長中に、特定の長さに達した銀ナノロッドの表面プラズモンのみを誘起することで、銀からチタニアへの電子移動を誘起し、銀を酸化(イオン化)させることで、長さを制御するという手法をとっている。この方法で得られる、長さ制御された銀ナノロッドは、その表面プラズモンの共鳴波長を任意に調節できるため、特定の光と強く相互作用する光デバイスへの応用が期待される。また、同じくメソポーラスシリカ-チタニア中で、金ナノワイヤと金ナノ粒子を作り分けることにも成功した。こちらは、金の析出・成長中に紫外光を照射することで、チタニアの電子を励起し、チタニアから金への電子移動を利用することで、金の析出速度を速めて、形状を制御する。こちらも銀の場合と同様、表面プラズモン共鳴波長を制御できるため、新規光デバイスへの展開を検討している。

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

当初の狙いであった、メソポーラス酸化物鋳型を利用した金属ナノ粒子の形状および配列制御の新規手法を提案・発展させることができた。但し、金属ナノ粒子の超精密形態制御や充填量と形態の同時制御などを最終目標としているため、更なる研究の深化が必要である。また、作製した材料の触媒特性を精密に評価するには至っていない。

今後の研究の推進方策

可視光照射によるメソ孔内の銀ナノロッドの長さ制御に関する新規手法を改善することで、より精密な銀ナノ粒子の形状制御を可能としたい。これについては、照射する光の波長や強度を自在に変えることのできる光源を購入し、新たな実験を開始する予定である。また、作製した試料は、異方性を有する金属ナノ粒子を多量に含む多孔質材料であるため、高い触媒特性が期待される。この点においても、触媒特性評価システムを構築し、材料の詳細な触媒特性を調査する予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Anisotropically Assembled Gold Nanoparticles Prepared Using Unidirectionally Aligned Mesochannels of Silica Film2012

    • 著者名/発表者名
      Go Kawamura, Ikuo Hayashi, Hiroyuki Muto and Atsunori Matsuda
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      ページ: 479-482

    • DOI

      DOI:10.1016/j.scriptamat.2011.12.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of One-Dimensional Gold Nanostructures of Controlled Length in TiO_2 Nanocrystal-Containing Photoactive Mesoporous Template2012

    • 著者名/発表者名
      Go Kawamura, Teruhisa Okuno, Hiroyuki Muto, Atsunori Matsuda
    • 雑誌名

      Nanoscale Research Letters

      巻: 7 ページ: 27_1-8

    • DOI

      doi:10.1186/1556-276X-7-27

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuned Longitudinal Surface Plasmon Resonance and Third-Order Nonlinear Optical Properties of Gold Nanorods2011

    • 著者名/発表者名
      Yushi Tsutsui, Tomokatsu Hayakawa, Go Kawamura, Masayuki Nogami
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 22 ページ: 275203_1-7

    • DOI

      doi:10.1088/0957-4484/22/27/275203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and Synthesis of Mesoporous ZrO_2 Thin Films Using Surfactant Pluronic P123 via Sol-Gel Technique2011

    • 著者名/発表者名
      Mun Teng Soo, Go Kawamura, Hiroyuki Muto, Kuan Yew Cheong, Zainovia Lockman, Ahmad Fauzi Mohd Noor, Atsunori Matsuda
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 119 ページ: 517-521

    • DOI

      doi:10.2109/jcersj2.119.517

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sol-Gel Synthesis of Novel Photosensitive Material with Advanced Holographic Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Go Kawamura, Yuuki Tsurumi, Hiroyuki Muto, Mitsuteru Inoue, Atsunori Matsuda
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 119 ページ: 426-429

    • DOI

      doi:10.2109/jcersj2.119.426

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reversible Conversion between AgCl and Ag in AgCl-Doped RSi_<3/2>-TiO_2 Films Prepared by a Sol-Gel Technique2011

    • 著者名/発表者名
      Go Kawamura, Yuuki Tsurumi, Hiroyuki Muto, Mototsugu Sakai, Mitsuteru Inoue, Atsunori Matsuda
    • 雑誌名

      Materials Chemistry and Physics

      巻: 130 ページ: 264-269

    • DOI

      10.1016/j.matchemphys.2011.06.036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Length Control of Ag Nanorods in Mesopdrous SiO_2-TiO_2 by Light Irradiation2011

    • 著者名/発表者名
      Go Kawamura, Mai Murakami, Teruhisa Okuno, Hiroyuki Muto, Atsunori Matsuda
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 1 ページ: 584-587

    • DOI

      DOI:10.1039/C1RA00317H

    • 査読あり
  • [学会発表] 表面プラズモン誘起電荷分離に基づく筒状メソ孔内での銀ナノ粒子の形状制御2012

    • 著者名/発表者名
      河村剛・村上舞・奥野照久・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会(2012)
    • 発表場所
      慶應義塾大学、神奈川
    • 年月日
      2012-03-25
  • [学会発表] Liquid phase synthesis of morphology-controlled metal nanoparticles and their assemblies2012

    • 著者名/発表者名
      河村剛
    • 学会等名
      Seminar in Universiti Sains Malaysia
    • 発表場所
      Penang, Malaysia(Invited)
    • 年月日
      2012-03-13
  • [学会発表] メソポーラスシリカ-チタニアにおけるメソ細孔と光触媒能を利用した金ナノ粒子の形態制御と有機物の分解2012

    • 著者名/発表者名
      河村剛・奥野照久・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      セラミックス基礎科学討論会第50回記念大会
    • 発表場所
      国際ファッションセンター、東京
    • 年月日
      2012-01-12
  • [学会発表] 可視光照射によるチタニアへの電荷移動を利用した銀ナノロッドのアスペクト比制御2011

    • 著者名/発表者名
      河村剛・村上舞・奥野照久・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第24回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学、札幌
    • 年月日
      2011-09-08
  • [学会発表] Orientation of Metal Nanorods Using Hard Template and the Polarization Properties2011

    • 著者名/発表者名
      河村剛・林育生・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      The 16^<th> International Sol-Gel Conference
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] Length control of one-dimensional silver nanoparticles using photoactive mesoporous template2011

    • 著者名/発表者名
      河村剛、村上舞、奥野照久、武藤浩行、松田厚範
    • 学会等名
      2011 International forum on Functional Materials (IFFM 2011)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2011-07-31
  • [学会発表] Shape-control of gold nanoparticles using photocatalysis of titania in SBA-15 matrix2011

    • 著者名/発表者名
      河村剛・奥野照久・武藤浩行・松田厚範
    • 学会等名
      The 9^<th> International Meeting of Pacific Rim Ceramic Societies (PACRIM 9)
    • 発表場所
      Cairns, Australia
    • 年月日
      2011-07-12
  • [備考]

    • URL

      http://www3.to/sakai-matsuda

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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