[发明专利]金属系粒子集合体

说明书

本发明提供一种金属系粒子集合体，其为30个以上的金属系粒子相互隔开并二维配置而成的粒子集合体，其中，该金属系粒子的平均粒径为200～1600nm的范围内，平均高度为55～500nm的范围内、以平均粒径相对于平均高度之比定义的径高比为1～8的范围内，该金属系粒子是按照与其相邻的金属系粒子的平均距离为1～150nm的范围内的方式配置的。该金属系粒子集合体显示了极强的等离子振子共振，且等离子振子共振的作用范围扩大至极长距离。

技术领域

本发明涉及对发光元件(有机EL(电致发光)元件、无机EL元件、无机LED(发光二极管)元件等)的发光效率提高、光电转换元件(太阳能电池元件)的转换效率提高等有用的等离子振子(Plasmon)材料(电浆材料)即金属系粒子集合体。

背景技术

以往已知，在将金属粒子微细化至纳米尺寸时，显现了大体积状态下所表现不到的功能，其中期待应用的是“局域等离子振子(LocalizedPlasmon)共振”。等离子振子是指金属纳米结构体中自由电子的集体振动所产生的自由电子的压缩波。

近年来，处理上述等离子振子的技术领域被称为“电浆(plasmonic、プラズモ二クス)”，在受到极大关注的同时，进行了活跃地研究，该研究包括目的在于：利用了金属纳米粒子的局域等离子振子共振现象的发光元件的发光效率提高，光电转换元件(太阳能电池元件)的转换效率提高。

例如日本特开2007-139540号公报(专利文献1)、日本特开平08-271431号公报(专利文献2)和国际公开第2005／033335号(专利文献3)中公开了利用局域等离子振子共振现象增强荧光的技术。此外，T.Fukuura and MKawasaki，″Long Range Enhancement ofMolecular Fluorescence by Closely Packed Submicro-scale Ag Islands，e-Journalof Surface Science and Nanotechnology，2009，7，653(非专利文献1)中示出了关于利用银纳米粒子的局域等离子振子共振的研究。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-139540号公报

专利文献2：日本特开平08-271431号公报

专利文献3：国际公开第2005／033335号

非专利文献

非专利文献1：T.Fukuura and M.Kawasaki，″Long Range Enhancement ofMolecular Fluorescence by Closely Packed Submicro-scale Ag Islands，e-Journalof Surface Science and Nanotechnology，2009，7，653

发明内容

发明要解决的技术问题

利用了金属纳米粒子的局域等离子振子共振现象的以往的发光增强具有如下的技术问题。即，金属纳米粒子带来的发光增强作用的主要因素中存在如下两个因素：1)在金属纳米粒子中产生局域等离子振子使得粒子附近的电场增强(第1因素)，以及，2)由于来自被激发的分子的能量转移，金属纳米粒子中自由电子的振动模式被激发，由此，在金属纳米粒子中产生被激发的分子的发光性比发光性偶极更大的诱导偶极，由此发光量子效率自身增加(第2因素)。为了在金属纳米粒子中有效产生更大的主要因素即第2因素中的发光性诱导偶极，需要使金属纳米粒子与被激发的分子(荧光物质等)的距离在不产生电子的直接转移即德克斯特(Dexter)机理的能量转移的范围，即，在显现了福斯特(Forster)机理的能量转移的范围内(1nm～10nm)。这是因为发光性诱导偶极的产生基于了福斯特的能量转移的理论(参照上述非专利文献1)。