江戸切子グラスが純金を使っているのに赤い理由が難解すぎる(お前らの想像の10倍は難解)

金コロイドナノ粒子は、可視光との相互作用によって鮮やかな色を示すことから、芸術分野において何世紀にもわたって用いられています。近年では、その優れた固有の光エレクトロニクス特性についての研究が進み、有機太陽電池、センサープローブ、治療薬、生物医学用ドラッグデリバリー、導電材料、触媒をはじめとするハイテク分野で利用されるようになりました。金ナノ粒子の大きさや形状、表面の化学的特性、あるいは凝集状態を変化させることで、粒子の光学的、電子的特性を調整することが可能です。

金ナノ粒子の光学的、電子的特性

金ナノ粒子と光との相互作用は、環境や大きさ、物理的形状に強く影響されます。コロイドナノ粒子の近傍に伝搬する光の振動電場が自由電子と相互作用し、可視光周波数と共鳴するような協奏的振動を電荷に引き起こします。この共鳴振動は、表面プラズモン共鳴（SPR：surface plasmon resonance）として知られています。小さな（約30 nm）単分散の金ナノ粒子の場合、表面プラズモン共鳴現象によって、スペクトルの青から緑の領域（約450 nm）の光が吸収されて赤色（約700 nm）が反射されるため、赤味がかった発色が得られます。粒径が大きくなると、吸収に関する表面プラズモン共鳴の波長は、長波長の赤色側にシフトします。その結果、赤色が吸収されて青色が反射されるため、溶液は淡青色または紫色になります（図1）。さらに粒径が大きくなりバルク限界に近づくと、表面プラズモン共鳴波長は赤外領域に移り、可視光のほとんどが反射されるため、溶液は透明または半透明になります。表面プラズモン共鳴はナノ粒子の大きさや形を変えることによって調整できるため、様々な用途に応じた光学特性を持つ粒子を作製することができます。