複雑系３次元ナノメタマテリアルの創成

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26246005
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 玉田 薫 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (80357483)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 表面プラズモン共鳴 / 金属ナノ粒子 / 自己組織化 / 高解像度イメージング / 量子ドット / 呈色検出型センサ / ナノ界面

研究実績の概要

近年我々はナノサイズの金属微粒子からなる二次元結晶シートを金属基板上に積み上げると、可視域での鮮やかな呈色変化に続き、紫外域に特有の強い吸収バンドが現れる現象を発見した。これは金属微粒子結晶シートのメタマテリアル的性質に起因する。これらの独自の研究成果を発展させ、ナノ光デバイスとして具体的な応用例を世界に先駆けて提案するために、プロジェクト最終年である本年度は、以下の研究を遂行した。
1)微粒子シートを用いた細胞の高分解能動画観察に成功し、これを論文発表した。この成果は日本経済新聞にて報道された（世界最薄！局在プラズモンシートで細胞接着界面の可視化が可能に：日本経済新聞 2017.6.16.）2)全反射顕微鏡へP偏光が入射できるよう装置を改良し、偏光入射による微粒子シートの局在プラズモンの励起状態と蛍光イメージング像との関係について明らかにした　3)球以外の形状の粒子の自己組織化の効果についてFDTD計算により検討した　4)シンガポール国立大学との国際共同研究で、金属基板上への半導体ナノ粒子（QDs）の多層積層による蛍光発光増強において最大10倍の増強度を得ることに成功した。さらに成膜後に熱処理によって発光波長を制御する手法を考案した。表面をデンドリマーで修飾したQDsの自己組織化構造と発光特性との関係についても検討した。5)微粒子シートの機能性チオール分子への置換による光および電気特性変化について検討し、一部論文発表した。6)サンジアラビアKAUSTとの国際共同研究、金属微粒子とグラフェンの組み合わせた熱電変換素子作製について論文発表した。7)オーストラリア国立大学との国際共同研究、表面力測定によるクエン酸の表面への吸着状態について論文発表した。8)微粒子シートの相分離構造形成メカニズムについて論文発表した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] シンガポール国立大学/IMRE, A*STAR(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: シンガポール国立大学/IMRE, A*STAR
• [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: オーストラリア国立大学
• [国際共同研究] KAUST(サウジアラビア)
  • 国名: サウジアラビア
  • 外国機関名: KAUST
• [国際共同研究] ユーリッヒ研究所/ハイデルベルク大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ユーリッヒ研究所/ハイデルベルク大学
• [雑誌論文] The Role of Citric Acid in the Stabilization of Nanoparticles and Colloidal Particles in the Environment: Measurement of Surface Forces between Hafnium Oxide Surfaces in the Presence of Citric Acid (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinohara Shuhei、Eom Namsoon、Teh E-Jen、Tamada Kaoru、Parsons Drew、Craig Vincent S. J.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 34 ページ: 2595～2605
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stochastic approach to simulation of evaporation-triggered multiple self-assembly of mixed metal nanoparticles and their variable superradiance (2018)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Tanura, Koichi Okamoto, Kaoru Tamada, Kakuya Iida
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 112 ページ: 033106
  • DOI: 10.1063/1.5005830
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Durability improvements of two-dimensional metal nanoparticle sheets by molecular cross-linked structures between nanoparticles (2017)
  • 著者名/発表者名: Noboru Saito, Sou Ryuzaki, Pangpang Wang, Susie Park, Nobuyuki Sakai, Tetsu Tatsuma, Koichi Okamoto, Kaoru Tamada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 ページ: 03EG10
  • DOI: 10.7567/JJAP.57.03EG10
  • 査読あり
• [雑誌論文] LSPR-mediated high axial-resolution fluorescence imaging on a silver nanoparticle sheet (2017)
  • 著者名/発表者名: Usukura Eiji、Yanase Yuhki、Ishijima Ayumi、Kuboki Thasaneeya、Kidoaki Satoru、Okamoto Koichi、Tamada Kaoru
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 12 ページ: e0189708
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0189708
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large patternable metal nanoparticle sheets by photo/e-beam lithography (2017)
  • 著者名/発表者名: Noboru Saito, Pangpang Wang, Koichi Okamoto, Sou Ryuzaki, Kaoru Tamada
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 28 ページ: 435705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphene-Au nanoparticle based vertical heterostructures: A novel route towards high- ZT Thermoelectric devices (2017)
  • 著者名/発表者名: Juang Zhen-Yu、Tseng Chien-Chih、Shi Yumeng、Hsieh Wen-Pin、Ryuzaki Sou、Saito Noboru、Hsiung Chia-En、Chang Wen-Hao、Hernandez Yenny、Han Yu、Tamada Kaoru、Li Lain-Jong
  • 雑誌名: Nano Energy 巻: 38 ページ: 385～391
  • DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.06.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-resolution imaging of a cell-attached nanointerface using a gold-nanoparticle two-dimensional sheet (2017)
  • 著者名/発表者名: Masuda Shihomi、Yanase Yuhki、Usukura Eiji、Ryuzaki Sou、Wang Pangpang、Okamoto Koichi、Kuboki Thasaneeya、Kidoaki Satoru、Tamada Kaoru
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 7 ページ: 3720
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04000-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Low-Symmetry Cubic Mesophase of Dendronized CdS Nanoparticles and Their Structure-Dependent Photoluminescence (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsubara Masaki、Stevenson Warren、Yabuki Jun、Zeng Xiangbing、Dong Haoliang、Kojima Kazunobu、Chichibu Shigefusa F.、Tamada Kaoru、Muramatsu Atsushi、Ungar Goran、Kanie Kiyoshi
  • 雑誌名: Chem 巻: 2 ページ: 860～876
  • DOI: 10.1016/j.chempr.2017.05.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 局在プラズモンシートによる細胞摂津役海面の高解像度蛍光イメージング (2017)
  • 著者名/発表者名: 玉田 薫
  • 雑誌名: Colloid & Interface Communication 巻: 03 ページ: 18-21
• [学会発表] Multi-dimensionally self-assembled metal nanoparticles and their bio-applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Tamada
  • 学会等名: OIST―九州大学ネットワーキングワークショップ
  • 国際学会
• [学会発表] 量子ドット多層膜の光学特性(2) (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹熊晴香、冷俊夫、立石和隆、Yang Xu、Yin Thai Chan、龍崎奏、王胖胖、岡本晃一、玉田薫
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Nonlinear Viscoelasticity of Highly Ordered, Two-Dimensional Crystals of Au NPs confined at the Air/water interface (2018)
  • 著者名/発表者名: Shihomi Masuda, Salmoe Mielke, Federico Amadei, Akihisa Yamamoto, Karo Tamara, Motomu Tanaka
  • 学会等名: 2018 IMCE International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Photoluminescence of Multilayered Quantum Dots 2D Sheet (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruka Takekuma, Junfu Leng, Kazutaka Tateishi, Yang Xu, Yin Thai Chan, Sou Ryuzaki, Wang Pangpang, Koichi Okamoto, Kaoru Tamada
  • 学会等名: 2018 IMCE International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 金属基板上銀ナノ粒子シートの光学異方性評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中大輔、岡本陸、岡本晃一、玉田薫
  • 学会等名: 第15回プラズモニクスシンポジウム
• [学会発表] LSPR-mediated high axial and temporal resolution fluorescence imaging on metal nanoparticle sheet (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Tamada
  • 学会等名: 11th International Symposium on Modern Optics and its Applications (ISMOA 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] LSPR-mediated high axial and temporal resolution fluorescence imaging on metal nanoparticle sheet (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Tamada, Shihomi Masuda, Yuhki Yanase, Fiji Usukura, Sou Ryuzaki, Pangpang Wang, Koichi Okamoto, Thasaneeya Kuboki, Satoru Kidoaki
  • 学会等名: KJF-ICOMEP2017
  • 国際学会
• [学会発表] Adjusted emission color from quantum dots by thermal treatment (2017)
  • 著者名/発表者名: Junfu Leng, Yang Xu, Yin Thai Chan, Pangpang Wang, Sou Ryuzaki, Koichi Okamoto, Kaoru Tamada
  • 学会等名: KJF-ICOMEP2017
  • 国際学会
• [学会発表] 機能性金属微粒子シートの作製とその応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田子森恭平、秋山陽久、王胖胖、龍崎奏、岡本晃一、玉田薫
  • 学会等名: 第22回九州薄膜表面研究会
• [学会発表] High resolution imaging of a cell-attached nano interface using a metal nanoparticle 2D sheet (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Tamada, Shihomi Masuda, Yuhki Yanase, Fiji Usukura, Sou Ryuzaki, Pangpang Wang, Koichi Okamoto, Thasaneeya Kuboki, Satoru Kidoaki
  • 学会等名: ISSS-8
  • 国際学会
• [学会発表] Influence of polarized light on metal nanoparticle-originating high-resolution TIRF imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Ishijima, Pangpang Wang, Sou Ryuzaki, Koichi Okamoto, Kaoru Tamada
  • 学会等名: ISSS-8
  • 国際学会
• [学会発表] Optical Property of 2D sheet composed of silver nano cone, nano disc, and nano sphere (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Tanaka, Sou Ryuzaki, Koichi Okamoto, Kaoru Tamada
  • 学会等名: ISSS-8
  • 国際学会
• [学会発表] Tuning of emission colors from quantum dot monolayers by thermal or optical treatment (2017)
  • 著者名/発表者名: Junfu Leng, Yang Xu, Yin Thai Chan, Pangpang Wang, Sou Ryuzaki, Koichi Okamoto, Kaoru Tamada
  • 学会等名: ISSS-8
  • 国際学会
• [学会発表] New design of high sensitive plasmic full color biosensor by utilizing of multilayered metallic nanoparticle sheets (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Shinohara, Koichi Okamoto, Kaoru Tamada
  • 学会等名: The 14th European Conference on Molecular Electronics
  • 国際学会
• [学会発表] The effect of citric acid adsorbed for surface force on the interaction between HfO2 surfaces fabricated by atomic layer deposition (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Shinohara, Nansson Eom, E-Jen The, Kaoru Tamada, Drew Parsons, Vincent Craig
  • 学会等名: The 8th Biennial Australian Colloid & Interface Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] A study of micron-sized pore structure in Ag nanoparticle 2D sheets (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruka Takekuma, Kyuhei Tagomori,SHuhei SHinohara, Pangpang Wang, Sou Ryuzaki, Koichi Okamoto
  • 学会等名: The 9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
  • 国際学会
• [学会発表] Photo/e-beam lithographic patternable metal nanoparticle sheets (2017)
  • 著者名/発表者名: Noboru Saito, Pangpang Wang, Koichi Okamoto, Sou Ryuzaki, Kaoru Tamada
  • 学会等名: The 9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
  • 国際学会
• [学会発表] 銀ナノ粒子由来の高感度・高解像度蛍光イメージングにおける偏光の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石島歩、王胖胖、龍崎奏、岡本晃一、玉田薫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 量子ドット多層膜の光学特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹熊晴香、冷俊夫、Yang Xu、Yin Thai Chan、龍崎奏、王胖胖、岡本晃一、玉田薫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 熱処理による量子ドット単層膜の蛍光色調整 (2017)
  • 著者名/発表者名: 冷俊夫、Yang Xu、Yin Thai Chan、王胖胖、龍崎奏、岡本晃一、玉田薫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] アゾベンゼンチオール被覆銀微粒子シートの光異性化評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田子森恭平、秋山陽久、龍崎奏、王胖胖、岡本晃一、玉田薫
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Title: High-resolution imaging of a cell-attached nanointerface using a gold-nanoparticle two-dimensional sheet (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Tamada
  • 学会等名: Materials Science, Metal and Manufacturing
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Compendium of Surface and Interface Analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Tamada
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: Springer Link
  • ISBN: 978-981-10-6156-1
• [備考] 世界最薄！局在プラズモンシートで細胞接着ナノ界面の可視化が可能に
  • URL: http://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/136
• [備考] 局在プラズモンシートで細胞接着ナノ界面の観察に成功
  • URL: https://www.sci.kyushu-u.ac.jp/koho/qrinews/qrinews_170919.html
• [備考] 【プレスリリース】世界最薄！局在プラズモンシートで細胞接着ナノ界面の可視化が可能に
  • URL: http://www.cm.kyushu-u.ac.jp/research/20170619a/