【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24HK0175
利用課題名 / Title
酸化チタン被覆金ナノ粒子配列体薄膜における活性酸素発生効率の膜厚依存性
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
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【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）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion
キーワード / Keywords
原子薄膜/ Atomic thin film,ALD,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,太陽電池/ Solar cell,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy
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)
古部 昭広
所属名 / Affiliation
徳島大学大学院創成科学研究科光システムコース
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
伊藤 圭希
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
松尾保孝,細井貴浩
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
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)
日本人の死因第１位は約30年近く悪性新生物となっており、人口の急速な高齢化が進む我が国ではその新しい治療法は各所で研究され、発見・確立が期待されている。従来の治療法に比べ、安全で患者への負担も少ないことで注目を集めているのが光を用いた治療法である。特に、金ナノ粒子と光触媒の複合材料は励起波長を変えることで光線力学的療法(PDT)と光温熱療法(PTT)両方の効果を発揮できることが期待される。PDTで利用する活性酸素は、発がんの第一段階を促進すると考えられていたが、がんの転移を防ぐという作用もある反面、老化や動脈硬化などの原因になるため、がん治療に応用するには局所的な活性酸素発生量の調節が必要である。そこで可視光を使った活性酸素発生ナノ医療デバイスのモデルサンプルとして、金ナノ粒子と酸化チタンを組み合わせた金ナノ粒子含有酸化チタン薄膜(Au/TiO2膜)を作製して、金ナノ粒子の粒径や酸化チタン層の膜構造、結晶構造評価や制御などを行い、膜厚や酸化チタンの結晶性が光触媒作用に及ぼす効果を解明することを目的とした。
実験 / Experimental
塩化金酸を還元して粒子径40 nmの金ナノ粒子（AuNP）溶液を作製した。AuNPは、シラン処理を施したガラス板上に吸着・乾燥させ、その上に北海道大学電子科学研究所の原子層堆積(ALD)法を用い酸化チタン（TiO₂）を10-100 nmの厚さで積層した。走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)、X線結晶構造解析(XRD)、ラマンスペクトル測定からAu/TiO2膜の構造を分析し、また、薄膜に粒子径3 nmのPtナノ粒子(PtNP)をコロイド溶液の滴下を行い、白金が水素発生に及ぼす影響を調べた。
結果と考察 / Results and Discussion
可視光照射下で水分解による水素発生を確認することができた。加えて、北海道大学電子科学研究所の顕微ラマン分光イメージング装置で、励起レーザーによる酸化チタンの結晶構造変化の様子を観察した。アモルファス相からアナターゼ相への変化が観測され、これは金ナノ粒子のプラズモン共鳴による効率的な光吸収が主な原因であると考察している。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
ALDによる酸化チタン薄膜を成膜した後の基板写真
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)
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