2014 Fiscal Year Research-status Report
プラズモン増強効果を示す量子ドット分散微小球のゾル－ゲル法を駆使した作製と評価
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24550242
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
村瀬 至生 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 上級主任研究員 (60358158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 昌儀 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (20356398) [Withdrawn]
川崎 一則 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (40356837)
細川 千絵 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (60435766) [Withdrawn]
鎌田 賢司 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 上級主任研究員 (90356816)
伊藤 民武 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (00351742)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | プラズモン共鳴 / 量子ドット / 蛍光 / 増強 / ガラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金ナノ粒子を各種の厚みのガラス層でコートし、さらにその表面に独自に合成した量子ドットを付着させた球形試料（直径数十ナノメートル）の分散液の作製を終えた。今年度は、この試料のスペクトル測定、三次元像を含む電顕観察、数値解析、FDTD (Finite-Difference Time-Domain、時間領域差分) 法によるプラズモンによる電場増強度計算および文献調査を進めた。
相互作用を説明するためのエネルギー状態図（ヤブロンスキーダイアグラム）で、金ナノ粒子がないときの量子ドットのパラメータ（電場強度、吸収断面積、輻射遷移速度、無輻射遷移速度）および金ナノ粒子が加わったときのこれらパラメータの増分（合計８個）を用いて実験結果を解析した。蛍光の発光効率、吸光度、蛍光寿命、金ナノ粒子への量子ドットの付着数、ガラス層の厚みなどが、これらパラメータを決める実験データとなる。
蛍光増強が最大になる条件を得るためには、金ナノ粒子の粒径、励起波長などの実験の条件を用いてさらにFDTD計算を行って電場強度の増分をガラス層の厚みの関数として求める必要がある。しかし、今回用いた金ナノ粒子直径（20 nm程度）では光吸収のみとなって電場強度の増分がないことになった。
一方で文献調査から、今回のような球形ではなく平面状試料（金ナノ粒子と量子ドットを一定間隔をおいて敷き詰めた構造）で、今回の実験と類似の条件（金ナノ粒子サイズ、励起波長等）において同等の間隔（10nm強）で最高の蛍光増強（2倍程度）が確認されている。このため、計算方法についてさらに検討を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
プラズモンによる量子ドットの蛍光増強が最大になる条件を、実験と理論と両方を使って明らかにすることを目的としているが、実験結果を説明して最適構造の指針を与える理論の構築が難しく、当初の予定に比べて進捗はやや遅れ気味である。
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| Strategy for Future Research Activity |
電場増強度等の相互作用の正しい計算法を工夫し、蛍光増強が最大になる条件を導いて、対応する試料を合成、蛍光増強を確認する。
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| Causes of Carryover |
目的の構造の試料作りに成功し、H26年度に電顕観察、吸収・蛍光特性測定、元素分析の結果をもとに蛍光増強度の計算に着手し、最適構造を導き出す予定であった。しかし、電場増強の理論計算によると蛍光増強が起きないことが判明し、理論を再検討して再計算を行うこととしたため、未使用が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
このため、電場増強度の正しい理論計算とそれを参照した合成実験、及びそれらの結果の学会発表を次年度に行うこととし、未使用額をその経費に充当することとしたい。
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| Remarks |
上記のホームページ（最初のページ）のトピックスをクリックし、下の部分に今回作成した目的物の透過電顕像、三次元動画および元素分布図があります。
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