【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23NU0034
利用課題名 / Title
ナノ構造カーボン材料、金属ナノ粒子と触媒材料の形状解析
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
金ナノ粒子, 局在表面プラズモン共鳴, 表面増強ラマン散乱スペクトル測定,電子顕微鏡/ Electronic microscope,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
桑原 彰太
所属名 / Affiliation
東邦大学理学部化学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
桑原 真人
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
依田 香保留
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,共同研究/Joint Research
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-103：高分解能透過電子顕微鏡システム
NU-106：試料作製装置群
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
金属ナノ粒子と光の相互作用により発生する局在表面プラズモン共鳴（LSPR）は、光検出における高感度化に利点があり、表面増強ラマン散乱スペクトル測定（SERS）などを利用することにより簡便に分子認識が可能である。LSPRによる強電磁場スポット位置を複数発生させ、それぞれの位置における表面増強信号を検出するため、異なる波長を持った入射光に応答する複数のプラズモンモードが三次元に分離された位置に発生する金ナノ粒子の三次元構造体を構築する。異なるプラズモンモードを同一平面状ではなく三次元に発生させることで、三次元上の複数の位置から各プラズモンモードのエネルギーに対応する入射光に対しSERSを観察でき、分子の立体構造を同定することが可能となる。金ナノ粒子の三次元構造体は、サブミクロンカプセル内に内包させた複数個の異方性金ナノ粒子を融合させることで合成し、三次元構造体の異なる位置に発生するエネルギーの異なる複数のプラズモンモードによる表面増強効果の利用から、SERSによる分子構造検出技術へと展開する。
実験 / Experimental
ポリスチレン-ポリアクリル酸ブロック共重合体に、合成した三角形プレート型金ナノ粒子を内包し、オルトケイ酸テトラエチル溶液によりメゾ多孔質のシリカ殻を周りにコーティングした。コーティング後に溶媒をTHFに置換することで、シリカ殻内のブロック共重合体を外に排出し、シリカナノカプセル内に閉じ込めた三角形プレート型金ナノ粒子を作成した。ブロック共重合体を排出した後は、シリカ殻カプセル内で金ナノ粒子は自由に動くことができるため、金ナノ粒子の近接状態を創り出すことができる。近接した金ナノ粒子を融合し、金ナノ粒子の三次元構造を構築するため、単一の金ナノ粒子のLSPRに対応する波長の光を照射し、シリカナノカプセル内の三角形プレート型金ナノ粒子を光融合した。得られた試料は、高分解能透過型電子顕微鏡（HR-TEM）により評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
得られた金ナノ粒子の三次元構造について、HR-TEM観察結果から、三枚の三角形ナノプレート型金ナノ粒子が融合し、三次元構造となっている様子が観察された。得られたHR-TEM観察結果より三角形ナノプレート型金ナノ粒子の三次元構造を推測し、電子エネルギー損失分光マッピングに関する計算を行った結果、外部から入射する電磁場のエネルギーに依存して異なるプラズモンモードが発生し、三次元構造のプラズモンモードの変化に伴い、ホットスポットの位置が変化した。よって、複数のLSPRが空間的に分離された位置に誘起される三次元構造を構築することが可能となった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献
[1] A. Sanchez-Iglesias, et al., Angew. Chem. Int. Ed.,
57, 3183–3186 (2018).
[2] S.
Kuwahara, et al., ACS Appl. Nano Mater., 3, 5172–5177 (2020).
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
-
Ryuichi Yamada, Three-dimensional building of anisotropic gold nanoparticles under confinement in submicron capsules, Nanoscale Advances, 5, 5780-5785(2023).
DOI: 10.1039/D3NA00683B
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 「サブミクロンカプセルに閉じ込めた異方性金ナノ粒子の三次元構造構築」 山田龍一, 桑原真人，桒原彰太, 第84回応用物理学会, 2023.9
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件