| 研究課題/領域番号 |
26810043
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
西 弘泰 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (70714137)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 金属ナノ粒子 / 局在表面プラズモン / 規則配列構造 / 自己組織化 / プラズモン誘起電荷分離 / 光アンテナ / LSPRセンサ |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、金属ナノ粒子の二次元規則構造体を作製し、それらを様々な高機能素子に応用することを目的としている。平成27年度は、主に二次元規則構造のLSPRセンサとしての性能を評価した。ポリスチレンで覆われた金ナノ粒子溶液中に基板を浸漬し、溶媒を蒸発することによって、比較的大面積に金ナノ粒子の二次元規則構造を形成できることがわかった。作製した二次元規則構造の光学スペクトルを種々の屈折率の媒体中で測定し、屈折率感度を評価したところ、消失スペクトルは屈折率依存性は見られなかったが、反射スペクトル中のピークおよびディップが屈折率に依存してシフトすることが明らかになった。屈折率に対する感度はピークやディップにより異なるが、その中の１つのディップが、同じ粒径の金ナノ粒子の光学屈折率感度と比較して6-7倍の感度を示した。これにより、規則構造をとることによって、ランダムな構造より優れたセンサ特性を示すことがわかった。本センサは、基板裏面からの反射スペクトルを利用するため、試料の濁りや色の影響を受けないことも大きな特徴の１つである。また、平成26年度に本研究で見出した、クエン酸保護金属ナノ粒子の基板への担持方法を利用して、金ナノ粒子、金ナノロッド、金-銀合金ナノ粒子を担持した電極を作製し、それらを用いて電位走査型LSPRセンサの開発やプラズモン誘起電荷分離の酸化力評価、金-銀合金ナノ粒子の光誘起脱合金化を行った。これにより、本手法が種々の金属ナノ粒子に適用できる汎用的な手法であることが示された。また、研究を進める中で、プラズモン共鳴を示す硫化銅ナノ粒子を利用したLSPRセンサや、近赤外エレクトロクロミック素子について着想し、これを試作し、評価した。これにより、金属以外のナノ粒子にも研究を展開できた。
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| 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
平成27年度までに、金属ナノ粒子の規則配列構造の作製と、それを利用した高性能なLSPRセンサの開発に成功しており、順調に進展していると言える。一方で、平成26年度に見い出した金属ナノ粒子担持法を利用することによって、新規LSPRセンサの開発や、プラズモン誘起電荷分離の機構に関する新しい知見を得ることに成功している。また、金属以外のナノ粒子にも研究を展開できていることを考えると、本研究は当初の計画以上に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度は、金属ナノ粒子の規則配列構造を利用したLSPRセンサについてさらに詳しく検討を行う。具体的には、センサ性能のサイズ、形状、粒子間距離依存性について、実験、理論計算の双方から検討を行う。これにより、さらなるセンサの高性能化を試みる。同様の検討を、電位走査型LSPRセンサやプラズモン誘起電荷分離、プラズモニック光アンテナについても行い、規則構造が各種素子の性能に与える影響を検証する。また、平成26年度に見出した金属ナノ粒子担持法についても、メカニズム解明と応用の双方の観点から研究を遂行する。硫化銅ナノ粒子をはじめとした、金属ナノ粒子以外の利用も引き続き検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初は高速液体クロマトグラフィーに使用するインテリジェント示差屈折率計を購入する予定であったが、既存のポリスチレン保護金ナノ粒子を用いて高性能なLSPRセンサを作製することができ、これに注力したため購入を見送った。予定していた支出の一部は、ポリスチレン保護金ナノ粒子の作製に使用するチオール末端を有するポリマー等に当てた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
備品の購入には使用せず、上記ポリマーや各種消耗品の購入費用、海外での研究発表のための旅費等に使用する予定である。
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