【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.20】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24HK0003
利用課題名 / Title
光学機能を有するナノ材料の開発
利用した実施機関 / Support Institute
北海道大学 / Hokkaido Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
フォトニクス/ Photonics,スパッタリング/ Sputtering
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)
平井 健二
所属名 / Affiliation
北海道大学電子科学研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
光化学反応は不安定化合物の合成を可能にするが、紫外光照射を利用する場合、副生成物ができるかの可能性がある。本研究では、2,4-ジメトキシ-β-ニトロスチレン（DN）の結晶において、可視光照射下での全固体光環化反応の効率を共振器強結合が高めることを明らかにした。Alミラーを利用した光共振器の中では可視光照射により、元の遷移状態よりもエネルギー的に低い低極性状態への遷移が起こり、光環化が促進された。
実験 / Experimental
SiO2とTa2Oの交互スパッタリングによって石英基板上にDBRミラーを作製した（350 nmから400 nmの範囲の光を反射）。PVA（ポリビニルアルコール）水溶液（5 mg/mL、500 μL）をDBRミラー上に滴下し、3500 rpmで10秒間スピンコートした。PS（ポリスチレン, 5.5mg）とDN（6.25mg）をトルエン（500μL）に溶解した。PSとDNの溶液をPVA層上にドロップキャストし、4500rpmで10秒間スピンコートした。DN結晶を含むPS層の上に、PVAの水溶液（5mg／mL、500μL）をドロップキャストし、3500rpmで10秒間スピンコートした。最後に、PVA層上にAgを40nmスパッタリングした。試料への光照射は、特定のバンドパスフィルターを装着したXeランプとバンドパスフィルターを使用した。
結果と考察 / Results and Discussion
強結合の状態で、可視光（405-415 nm）をDBRミラー側からDNに照射した。可視光照射の前後でラマン分光測定を行い、DN光環化の変換率（％）を算出すると、DN結晶に可視光を10分間照射した後の変換率（％）は約75％であった。強結合の状態ではないDNでは、変換率（％）は31%であり、強結合の状態によって可視光の反応率が向上したことがわかった。強結合の状態では、下枝ポラリトンの吸収が出現するため、長波長の可視光の吸収が増幅される。下枝ポラリトンによる光吸収が反応率の向上に繋がった可能性が考えられる。
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)
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)
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Ikuto Sasaki, Optical cavity enhancement of visible light-driven photochemical reaction in the crystalline state, Chemical Communications, 61, 2766-2769(2025).
DOI: 10.1039/D4CC05598E
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
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