2002 Fiscal Year Annual Research Report
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13650882
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
佐藤 智生 京都大学, 工学研究科, 助手 (50205944)
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| Keywords | 表面プラズモン / 励起子 / 貴金属ナノ粒子 / J凝集体 / シアニン色素 / 吸収増強 / 発光増強 / 双極子-双極子相互作用モデル |
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| Research Abstract |
本研究は2年計画で、シアニン色素J凝集体と貴金属ナノ粒子が近接して配置された系を新たに構築し、励起子と表面プラズモンとの相互作用を明らかにすることを目的としている。励起子はJ擬集体中に、表面プラズモンは貴金属ナノ粒子中に光によって励起される集団的な素励起である。本年度は以下に示すように、新たなシアニン色素擬集体J凝集体・貴金属複合ナノ粒子構築法を確立し、その特異な光吸収・発光特性をはじめて明らかにした。マイカ基板上にスパッタ蒸着した銀ナノ粒子(島状銀薄膜)または金ナノ粒子(島状金薄膜)表面に、アミノチオールの自己組織化膜を作製(アミノチオールのエタノール溶液に浸漬)した後、アニオン性のシアニン色素溶液に浸漬させることにより、銀または金ナノ粒子から1-2nm離れた位置にシアニン色素J凝集体単分子膜を担持した。この系の吸収スペクトルには、J凝集体由来の励起子吸収が貴金属ナノ粒子の表面プラズモン吸収と共に観察されたが、励起子吸収の強度に着目すると、銀ナノ粒子がないときのJ擬集体固有の吸収強度の数倍にも増強されていることがわかった(吸収増強)。また、色素が金属近傍にあるため顕著な消光が予想されるにも関わらず、強い発光が現れることを見出した(発光増強)。その発光自体はJ凝集体自身から来るものであるが、発光に寄与する吸収は表面プラズモンと励起子が結合した吸収が関与していることが励起スペクトルの測定から示唆された。これらの特異な分光特性は、励起子と表面プラズモンの増強的相互作用により発現していると考えられ、昨年度に得られた励起子と表面プラズモンの抑制的相互作用による特異な分光特性も含めて、単純な双極子-双極子相互作用モデルで再現できることを明らかにした。
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