[发明专利]染料、染料溶液和使用它们的多光子吸收反应材料、反应产物、多光子吸收反应材料、金纳米棒和金纳米棒的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及染料、染料溶液和使用该染料及染料溶液的多光子吸收反应材料、反应产物、多光子吸收反应材料、金纳米棒和金纳米棒的制造方法。

背景技术

众所周知，当利用多光子吸收过程中的一种即双光子吸收反应时，可以通过使用聚焦光束仅仅在聚焦点引发反应，因为该反应是通过对应于激发光强度的平方的吸收而引发的，这是双光子吸收反应的特性。

换句话说，由于可以在随机的所需点引发反应，并且还可以仅仅在作为聚焦点中心的、光强度高的部分引发光反应，因此已经对超过衍射限制的过程记录提出了期望。

然而，由于以双光子吸收反应为代表的多光子吸收反应的极小的吸收截面积，因此存在以下问题，即必须通过昂贵且具有显著高的峰值功率的大脉冲激光源如飞秒激光器来引发激发。

因此，非常需要开发一种具有高灵敏度的多光子吸收材料，它不需要大脉冲的激光器，并且可以通过例如激光二极管引发反应，从而促进充分利用了多光子吸收反应的优异特性的应用普及。

同时，作为基于光学原理的单光子吸收过程的敏化(sensitizing)方法，已知以下方法，该方法中对极少量的材料的光学评估和测量通过使用在金属表面上激发的增强表面等离子体场来进行。

当应用表面等离子体(surface plasmon)显微镜时，例如，已经提出一种方法(专利文献1)，其中超薄的膜(在距表面约100nm或更低的有限区域内产生增强表面等离子体场(enhanced surface plasmon field))被用作样品，所述超薄的膜被布置在高折射率的介质上形成的薄金属膜上。

而且，还已知一种使用通过金属微粒激发的增强表面等离子体场的测量技术。在这种技术中，观察到的测量区域局限于距金属微粒100nm或更低的周围区域，与专利文献1中公开的技术相似，并且高灵敏度的观察是通过观察颗粒表面上吸收的样品进行的。

作为选择可用于观察的波长的方法，通过球形核壳结构调谐共振波长的方法也是已知的(专利文献2)。

进一步，还公开了一种包括多光子过程的高灵敏的观察方法(专利文献3)，所述多光子过程使用排布在微腔内的聚集的纳米颗粒。

同时，作为产生增强表面等离子体场的手段，使用金纳米棒而不是上述金属微粒的技术近年来在进行研究。

金纳米棒是特征为可以通过改变纵横比来改变共振波长并且可以覆盖约540nm到红外(大约1100nm)区域的材料。

专利文献4中公开了一种金纳米棒的示例性制造方法，通过该方法，金纳米棒由包含表面活性剂的溶液中的电化学反应来制造。

然而，对于薄膜上的增强作用，在专利文献1中公开的技术的试样局限于薄金属膜上的超薄的膜，并且表面等离子体增强的可应用的区域取决于薄金属膜的形式和光学系统的排布，并且难以在如三维过程的应用中使用。

而且，上述专利文献2公开的技术使用在颗粒如金属微粒周围产生的增强表面等离子体场，并且与专利文献1中公开的方法相比，改进了增强场产生的配置方面的灵活性。然而，也限制了产生增强场的点，因为通过产生增强表面等离子体场的颗粒可以进行高灵敏的反应和检测，该表面等离子体场通过与目标表面的相互作用而被分布在目标表面上。

对于上述专利文献3中公开的技术，增强场的应用也受到限制，因为，作为产生增强表面等离子体场的手段，聚集的纳米颗粒被排布在被称为微腔的闭合的纳米空间内。

关于上述专利文献4中公开的技术，对于可以调谐波长的增强表面等离子体场的产生手段来说，选择激发波长的灵活度得到了改进；然而，在激发源和反应材料的排布中仍然出现问题。

[专利文献1]日本专利申请特许公开(JP-A)No.2004-156911

[专利文献2]JP-A No.2001-513198

[专利文献3]JP-A No.2004-530867

[专利文献4]JP-A No.2005-68447

发明内容

通过本发明，提供了使用增强表面等离子体场作为多光子吸收反应的敏化(sensitizing)方法的组成(compostition)，并且进一步提供了增强表面等离子体场在聚集点的平面分布中以及三维空间的任意点中是可利用的组成。本发明的目的是：提供一种使用多光子吸收材料的染料，还提供染料溶液、由多光子吸收材料制成的金纳米棒(gold nanorod)和使用上述组成的金纳米棒的制造方法，其中所述多光子吸收材料可作为具有前所未有的高灵敏度的本体(bulk)被利用。

解决上述问题的手段如下：