| Project/Area Number |
23K19205
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0402:Nano/micro science, applied condensed matter physics, applied physics and engineering, and related fields
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤田 康彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50787059)
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| Project Period (FY) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 赤外分光 / 表面プラズモン / 光熱変換分光法 / 原子間力顕微鏡 / 赤外分光法 / AFM-IR / 金属ナノワイヤー / 光アンテナ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、水平・深さ方向ともに10 nmレベルの分解能を有する革新的なナノ赤外分光法を開発し、材料機能性の発現に最も重要な界面・極表面の化学構造を、ナノで観て・ナノで 理解できる、次世代のナノ構造解析法の創出を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、水平・深さ方向ともに10 nmレベルの分解能を有する新しいナノ赤外分光法「ナノワイヤAFM-IR法」の開発を目標としたものである。2023年度は、中赤外域でアンテナとして働く材料・構造の基礎検討を行った。
初めに、電磁場シミュレーションを用いて、貴金属ナノワイヤ構造と中赤外アンテナ効果の相関を検討した。シミュレーションの結果、貴金属ナノワイヤの共鳴波長は、主にナノワイヤのアスペクト比に依存することが分かった。特に、アスペクト比が10-40程度の貴金属ナノワイヤは、中赤外光と最も強く相互作用し、有意なアンテナ構造と見出された。
次に、アスペクト比10-40を有する貴金属ナノワイヤの作製を試みた。直接的な合成手段がなかったため、長い銀ナノワイヤを物理切断することにより、目的のワイヤ構造を得た。具体的には、市販・銀ナノワイヤ溶液の希釈溶液に超音波を照射することにより、溶液中でナノワイヤが断片化され、アスペクト比20-30を主成分とするワイヤ溶液が得られると見出された。
次に、作製した銀ナノワイヤの中赤外アンテナ特性の評価を試みた。既存の方法では、単一ナノワイヤレベルの評価が困難なため、サブミクロンレベルでアンテナ特性を評価できる手法を新規開発した。種々検討の結果、低放射ガラスの上にナノワイヤをばら撒き、光学型・光熱変換分光法を用いて対象のワイヤのスペクトルを取得することで、単一ナノワイヤの共鳴を反映する分光情報が得られることが分かった。同手法を用い、ナノワイヤ共鳴の赤外偏光依存性および長さ依存性を調べたところ、ナノワイヤの共鳴には強い偏光依存性が認められ、長さに応じて共鳴波長が系統的にシフトすることも確認できた。このことから、断片化した銀ナノワイヤは、強い赤外アンテナとして作用し、ワイヤ長で共鳴波長を制御できることが見出された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は、ナノワイヤAFM-IR法の心臓部である中赤外アンテナ材料に関する基礎検討を行い、実験と計算の両面から、銀ナノワイヤが強い中赤外アンテナとして作用することが見出された。その中で、単一ナノワイヤの中赤外アンテナ特性を評価できる新しい方法論も構築できた。研究は、当初の計画通り遂行できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、作製したナノワイヤをプローブに固定し、ナノワイヤAFM-IR法の動作検証を行う計画である。
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