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2015 年度 実績報告書

貴金属ナノ粒子とレーザーの相互作用に基づく光熱変換プロセスに関する学術基盤の創成

研究課題

研究課題/領域番号 26286004
研究機関徳島大学

研究代表者

橋本 修一  徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (70208445)

研究分担者 柳谷 伸一郎  徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 助教 (40314851)
梶本 真司  東北大学, 理学研究科, 助教 (80463769)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードナノ材料 / 貴金属ナノ粒子 / レーザー / 光熱効果 / プラズモン
研究実績の概要

水中の金ナノ粒子のナノ秒レーザー励起における温度上昇過程をピコ秒時間分解で観察することに取り組んだ。過渡吸収分光法を用いて温度上昇によるプラズモンブリーチを捉えることができた。大気圧下と60 MPaの高圧下ではブリーチは高圧下のほうが著しく、大気圧ではバブルが発生していると考えられた。圧力を変化させる実験の過程で予期せぬ発光を観測した。発光は圧力依存性があり今後解明する必要がある。

金ナノ粒子を水中で連続波レーザー加熱して発生する蒸気バブルの原子間力顕微鏡を用いた研究では、蒸気バブルから空気への置換によって長寿命のナノバブルへの変換過程をとらえることができた。ナノバブルの作製は従来溶媒置換などにより行われたため、再現性が必ずしも良くなかったが、光熱変換により安定なナノバブルをつくる指針を与えることができた。

光熱変換の応用としてのナノファブリケーションに取り組んだ。ポリマー溶液中で基板に固定した金ナノ粒子をレーザー加熱することにより、ポリマー分子の流れをつくりだしポリマーを金ナノ粒子の周りに固定化することができた。

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

温度上昇をピコ秒時間分解で測定する実験は予想外にノイズが大きいことがわかり、より高強度の分析光を必要とする。原子間力顕微鏡による蒸気バブルの計測は単一金ナノ粒子を用いることは困難であるが、ナノ粒子集合体を光照射することでマイクロスケールのバブルを発生させることで実験可能であるとわかった。また、光熱効果の応用展開に関して予想以上の進展が見られた。

今後の研究の推進方策

予期していた以上に進展の見られた光熱効果の応用による、ナノ構造作製に関して研究を進める。これによって、本来の目的である、光熱効果変換プロセスの学術基盤の創成の進展を期待できる。すなわち、熱伝導および熱対流の解明ができると期待される。

次年度使用額が生じた理由

3月に納品となり、支払いが完了してないため。

次年度使用額の使用計画

4月に支払いが完了する予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Laser-driven phase transitions in aqueous colloidal gold nanoparticles under high pressure: Picosecond pump-probe study2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto, Tetsuro Katayama, Kenji Setoura, Takayuki Uwada and Hiroshi Miyasaka
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 18 ページ: 4994-5004

    • DOI

      10.1039/C5CP07395B

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Plasmonic Nanofabrication through Optical Heating2016

    • 著者名/発表者名
      Matthias Enders, Shinya Mukai, Takayuki Uwada and Shuichi Hashimoto
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 120 ページ: 6723-6732

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b11762

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] レーザー照射による多孔質シリコンのフォトルミネッセンス特性の変化2015

    • 著者名/発表者名
      稲田 貴郁, 橋本 修一, 中村 俊博
    • 学会等名
      2015 光化学討論会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 単一金ナノ粒子周囲媒体中における熱勾配に沿ったコロイド粒子の移動2015

    • 著者名/発表者名
      向井 真也, 瀬戸浦 健仁, 橋本 修一
    • 学会等名
      2015 光化学討論会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 単一金ナノ粒子のプラズモンバンド励起による電子移動の観測2015

    • 著者名/発表者名
      黒木 菜緒, 手塚 美彦, 橋本 修一
    • 学会等名
      2015 光化学討論会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] Plasmonic tunig of single gold nanoparticles by colloidal accretion through nanoscale heating2015

    • 著者名/発表者名
      Matthias Enders, Shinya Mukai and Shuichi Hashimoto
    • 学会等名
      2015 光化学討論会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 金ナノ粒子を用いたナノリング構造の作製とその光学特性2015

    • 著者名/発表者名
      大坂 勇貴, 橋本 修一
    • 学会等名
      2015 光化学討論会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] Pulsed-laser-induced phase transition of aqueous colloidal gold nanoparticles at high pressure: Picosecond pump-probe study2015

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto, Tetsuro Katayama, Kenji Setoura and Hiroshi Miyasaka
    • 学会等名
      2015 光化学討論会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] Picosecond time-resolved measurement of bubble and evaporation dynamics induced by photo-excitation of gold nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto
    • 学会等名
      The 11-th Korea Japan Symopsium on Frontier Photosciences
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-06-26 – 2015-06-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laser-induced picosecond-to-nanosecond dynamics of aqueous colloidal gold nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto
    • 学会等名
      Program and Technical Digenst: The 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing
    • 発表場所
      福岡県小倉市
    • 年月日
      2015-05-26 – 2015-05-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plasmonic heating of single gold nanoparticles at multi-interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto
    • 学会等名
      Molecular Plasmonics 2015
    • 発表場所
      Jena, Germany
    • 年月日
      2015-05-07 – 2015-05-09
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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