機能性超薄膜の創製に向けた表面プラズモン重合反応の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450379
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 渡辺 茂 高知大学, 理学部, 助教授 (70253333)
• Keywords: 表面プラズモン / 金ナノ粒子 / アニオン / センシング

Research Abstract

金属薄膜や微粒子の表面には,金属中の電子のプラズマ振動と光が結合した表面プラズモンが存在する.このような表面電磁波は,"表面局在性"や"電場増強"など通常の光にはない性質を秘めている.本研究は,このような表面プラズモンをナノメートルサイズの極微小空間内に存在する光励起子場としてとらえ,光センシングおよび光化学反応への応用を検討した。
粒径が数nmの金ナノ粒子は,表面プラズモンに由来する吸収帯が可視領域に存在し,その溶液は赤い色を示す.このようなナノ粒子表面にアミドアルカンチオールの単分子膜を形成させるとリン酸イオンなどの生体内重要アニオンをトリガーにナノ粒子が凝集し,顕著なスペクトル変化が誘起されることを見出した.即ち,ナノ粒子を近接させることで表面プラズモンに摂動を与え,分子認識現象を吸収スペクトル変化としてセンシングすることに成功した.
一方,微粒子とは異なりバルクの金に直接光を照射しても表面プラズモンを共鳴させることはできない.そこで,屈折率の高いプリズムの底面に金を蒸着させ,プリズム底面で入射光が全反射されるようにレーザー光を照射し,発生したエバネッセント波を利用して金薄膜表面に表面プラズモンを共鳴させた(Kretschmann光学配置).通常の光とは異なり空間を伝播しない表面プラズモンは,マスプロダクションを目的とした光化学反応には適さない.従って共鳴条件下,金蒸着膜に種々のモノマー及び重合開始剤を含む反応溶液を接触させ,金膜上に高分子の薄膜の形成を試みた.このような微小空間内で進行する光化学反応系を測定する有用な手段がなく,定量的な評価を行うことは出来なかったが,広範な材料探索を行った結果,ボレート系開始剤に加え,感光波長領域をコントロールするためスクワリリウム色素やシアニン色素などのカチオン色素を分光増感剤として共存させた複合型光開始系において光反応物の形成が確認された.

Research Products

• [Publications] S.Watanabe, S.Sonobe, M.Arai, Y.Tazume, T.Matsuo, T.Nakamura, K.Yoshida: "Enhanced optical sensing of anions with amide-functionalized gold nanoparticles"Chem.Comm. 2866-2867 (2001)