二光子吸収発光・フォトクロミズム反応のための大面積近接場光源の実現

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24656040
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 三木 一司 独立行政法人物質・材料研究機構, 高分子材料ユニット, グループリーダー (30354335)
• 研究分担者: 磯崎 勝弘 京都大学, 化学研究所, 助教 (30455274)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 近接場 / 光化学 / 流体デバイス / プラズモン

研究実績の概要

最終年度の目標であった、ITO基板上の銀ナノ粒子２次元配列の作製技術の確立は、銀ナノ粒子に代えてAg@Auコアシェル型ナノ粒子の採用する事で達成する事ができた。Ag@Auコアシェル型ナノ粒子の採用の方が有利な点は、（１）粒子配列によるレッドシフトの効果（粒子径により600-1100nmの近赤外域までレッドシフト）と（２）Auを中心に考えるとAgシェル層の成長により共鳴波長はブルーシフトする、二つの効果を利用して、粒径と共鳴波長をある程度独立に決める事が可能になる。例えば、光学的断面積に有利な大粒径でも共鳴波長が600nm程度にすることなどが可能になる。又銀粒子に比べて、Ag@Auコアシェル型ナノ粒子の方が耐酸化性で有利である。
上記Ag@Auコアシェル型ナノ粒子を大粒径でも配列化できるように、長さが異なる２種類のアルカンチオール分子の比率を変える事で凝集しやすさを制御する事に成功し、この技術の利用で80%以上の被覆率の粒子の２次元配列化に成功した。現在まで、10nm以下の粒子の２次元配列化は多く報告されているが、これ以上だと殆ど報告が無い。本成果の論文を現在執筆中であるが、金属ナノ粒子配列を用いている研究としては大きなブレークスルーになるものである。
本年度の成果により、ITO基板上にAg@Auコアシェル型ナノ粒子を大粒径でも配列化できる技術を確立する事に成功し、光学的に有利な基板上に、近接場光（局在表面プラズモン）を高輝度で発生させる技術に貢献することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Selective Two-Photon-Absorption-Induced Reactions of Anthracene-2-Carboxylic Acid on Tunable Plasmonic Substrate with Incoherent Light Source (2015)
  • 著者名/発表者名: Francesca Pincella, Katsuhiro Isozaki, Tomoya Taguchi, Yeji Song, and Kazushi Miki
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 2015 ページ: 1171-1179
  • DOI: 10.1166/jnn.2015.9501
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visible light-driven plasmonic photocatalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Francesca Pincella, Katsuhiro Isozaki, and Kazushi Miki
  • 雑誌名: Light: Science & Applications 巻: 3 ページ: e133-1 - e133-6
  • DOI: 10.1038/lsa.2014.14
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of self-assembly of large-sized (> 10 nm) gold nanoparticles locally on an ITO substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: Takao Ochiai, Katsuhiro Isozaki, Satoko Nishiyama, and Kazushi Miki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 7 ページ: 065001（4 pages)
  • DOI: 10.7567/APEX.7.065001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Square-centimeter-scale 2D-arrays of Au@Ag core-shell nanoparticles towards practical SERS substrates with enhancement factor of 10^7 (2014)
  • 著者名/発表者名: Francesca Pincella, Yeji Song, Takao Ochiai, Katsuhiro Isozaki, Kenji Sakamoto, and Kazushi Miki
  • 雑誌名: Francesca Pincella, Yeji Song, Takao Ochiai, Katsuhiro Isozaki, Kenji Sakamoto, and Kazushi Miki 巻: 605-606 ページ: 115-120
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2014.05.020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface Potential Change of Cationic Nanoparticles by Polymer Coating (2014)
  • 著者名/発表者名: Kullavadee Karn-orachai , Satoko Nishiyama, Kazushi Miki
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: 27 ページ: 273-276
  • DOI: 10.2494/photopolymer.27.273
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Enhanced catalysis of gold nanoparticles capped bty alkanethiol-self-assembled monolayer (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Isozaki, Tomoya Taguchi, Kosuke Ishibashi, Hikaru Takaya, Masaharu Nakamura and Kazushi Miki
  • 学会等名: Fourth International Conference on Mulifunctional, Hybrid and Nanomaterials
  • 発表場所: スペイン、マドリッド市
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-12
• [学会発表] Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) Substrate towards bio-sensor for detecting serious diseases in Southeast Asia (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazushi Miki, Karn-Orachai Kullavadee, Kenji Sakamoto, Koh-ichi Nittoh, .Satoko Nishiyama, Sayaka Yanagida,, Rawiwan Laocharoensuk, Suwussa Bamrungsap, Tararaj Dharakul, Sirirurg Songsivilai, Thi Dieu Thuy Ung, Thi Kim Chi Tran, and Liem Quang Nguyen
  • 学会等名: The 7th International Workshop on ADVANCED MATERIALS SCIENCE AND NANOTECHNOLOGY
  • 発表場所: ベトナム、ハロン湾市
  • 年月日: 2014-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] 可視光駆動可能なチタニア結晶光触媒デバイス (2014)
  • 著者名/発表者名: 三木 一司，Pincella Francesca, 磯崎 勝弘
  • 学会等名: 応用物理学会2014秋季講演会 薄膜・表面シンポジウム「固液界面を使った新しい酸化物エレクトロニクス：化学とデバイスの融合」
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 2D Array of Gold Nanoparticles Immobilized on Large-area Substrate Towards Nanophotonics Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazushi Miki and Katsuhiro Isozaki
  • 学会等名: the 5th International Conference on Nanotechnology: Fundamentals and Applications (ICNFA 2014)
  • 発表場所: チェコ共和国 プラハ市
  • 年月日: 2014-08-12
• [学会発表] Enhanced Catalysis of Gold Nanoparticles Surrounded by Alkanethiol Self-Assembled Monolayers (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Isozaki, Taguchi Tomoya, Kosuke Ishibashi, Hikaru Takaya, Masaharu Nakamura, and Kazushi Miki
  • 学会等名: the XXVI International Conference on Organometallic Chemistry
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-18
• [学会発表] Surface Potential Change of Cationic Nanoparticles by Polymer Coating (2014)
  • 著者名/発表者名: Karn-orachai Kullavadee, Satoko Nishiyama, Kazushi Miki
  • 学会等名: 31st International Conference of Photopolymer Science and Technology (ICPST-31)
  • 発表場所: 千葉市
  • 年月日: 2014-07-08 – 2014-07-11
• [学会発表] Mixed alkanethiol-SAM on large-sized (> 10 nm) gold nanoparticles for enhancement of their self-assembly on an ITO substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: Takao Ochiai, Katsuhiro Isozaki, Satoko Nishiyama, and Kazushi Miki
  • 学会等名: NIMS conference 2014 “A Strong Future from Soft Materials”
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-07-02
• [学会発表] Enhanced Catalysis of Self-Assembled Monolayer-Capped Gold Nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Isozaki, Taguchi Tomoya, Kosuke Ishibashi, Hikaru Takaya, Masaharu Nakamura, and Kazushi Miki
  • 学会等名: Seventh Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-06