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2014 Fiscal Year Annual Research Report

プラズモニックアレイによるナノ空間光マニピュレーション

Research Project

Project/Area Number 12J03862
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

田中 嘉人  関西学院大学, 理工学部, 研究特別任期制助教

Keywords金属ナノ構造 / 光放射圧 / プラズモントラッピング / 局在プラズモン / ナノマニピュレーション / ヒートシンク / 半導体ナノ構造
Outline of Annual Research Achievements

プラズモン共鳴を励振する際に生じる局所温度上昇は、微粒子のプラズモントラッピングにおける安定性を考える上で極めて重要であることがら、本年度は1. 熱伝導性の高い基板をヒートシンクとして用いる方針と、2. プラズモニックナノ構造に代わって、高屈折率を持ち誘電体の虚数が小さい半導体ナノ構造を用いる方針で課題克服に向けて取り組んで来た。1. について具体的には、熱伝導性がガラスの数十倍高いサファイアを基板として用い、これまでと同じように電子線ビームリソグラフィ/リフトオフ法によってナノ構造を作製し、SEMやAFMによって形状を、顕微分光によりプラズモン共鳴特性を、近接場顕微鏡により光局在場分布を評価し、シミュレーションで用いたモデルと極めて近い形状・特性を得る事ができた。サファイア基板上金ナノブロックペアを用いて100nm粒子のプラズモントラッピングをしたところ、ガラス基板を用いた場合と比べナノ粒子の位置揺らぎが1/5まで抑えることが可能であることを明らかにした。次に、2. についてSiやGaPのナノブロックペアを対象に可視光照射に伴う局所温度上昇を計算によって見積もったところ、Siナノ構造については金を使った場合に比べ1/100の温度上昇、GaPナノ構造については誘電率の虚部がゼロのため全く温度上昇しないということを見出した。SiやGaPナノ構造で生じる局在場が微粒子捕捉で働く放射圧をMaxwell応力法によって計算したところ、金を使った場合にくらべ1/3程度になることがわかり、金ナノ構造を使った場合より3倍以上の光照射をすれば放射圧の大きさを同程度に保ちながら、局所温度上昇の影響をかなり抑えることができる可能性を示す事ができた。

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Anisotropic Gold Nanoassembly : A Study on Polarization-dependent and Polarization-selective Surface-enhanced Raman Scattering2015

    • Author(s)
      Mohammad Hossain, Genin Huang, Yoshito Tanaka, Tadaaki Kaneko, Yukihiro Ozaki
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 17 Pages: 4268-4276

    • DOI

      10.1039/c4cp05375c

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tip-Enhanced Raman Scattering of Local Nanostructure of Epitaxial Graphene Grown on 4H-SiC (0001)2014

    • Author(s)
      Sanpon Vantasin, Ichiro Tanabe, Yoshito Tanaka, Tamitake Itoh, Toshiaki Suzuki, Yasunori Kutsuma, Koji Ashida, Tadaaki Kaneko, and Yukihiro Ozaki
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 118 Pages: 25809-25815

    • DOI

      10.1021/jp508730y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enantioselective discrimination of alcohols by hydrogen bonding : ASERS study2014

    • Author(s)
      Yue Wang, Zhi Yu, Wei Ji, Yoshito Tanaka, Huimin Sui, Bing Zhao, and Yukihiro Ozaki
    • Journal Title

      Angewandte Chemie international Edition

      Volume: 53 Pages: 13866-13870

    • DOI

      10.1002/ange.201407642

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Optical Nanomanipulation Using Nanoshaped Plasmonic fields2014

    • Author(s)
      Keiji Sasaki, Shutaro Ishida, Kyosuke Sakai, Yoshito Tanaka
    • Organizer
      JSAP-OSA Joint Symposia
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2014-09-18
    • Invited
  • [Remarks] 尾崎研究室ホームページ

    • URL

      http://sci-tech.ksc.kwansei.ac.jp/~ozaki/

URL: 

Published: 2016-06-01  

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