2017 Fiscal Year Annual Research Report
Super-resolution nano-patterning beyond diffraction limit realized by gap-mode plasmons
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15K13266
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
久保 若奈 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (10455339)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズモン / 局所熱 / 相転移材料 / 二酸化バナジウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラズモンを利用して、光の回折限界を超えるパターニングの実現を目指した。これまでに、ホットスポットを発現する金メタ3原子構造の作製とその光学特性の評価を実施した。その結果、プラズモン誘起透明化現象と思われる特異的な光学特性を確認した。そこで当初の研究計画に挙げていた、紫外線硬化樹脂の可視光硬化を試みたが、樹脂の硬化を確認することができなかった。
そのため、光の回折限界を超えるパターニングを実現するに当たって、まずは金メタ3原子構造のギャップ間に紫外線硬化樹脂を硬化しうる十分な増強場及び局所熱が発生しているか、確認を行う方針に変更した。確認にあたっては、本研究と並行して実施した、プラズモン誘起相転移現象を利用し、メタ3原子構造が局所熱を発生しているか、評価した。
メタ3原子構造に増強場および局所熱発生の有無を調査するために、熱相転移材料である二酸化バナジウム薄膜上にメタ3原子構造を作製した。しかし、二酸化バナジウムの表面ラフネスが大きく、ナノギャップを有する構造を均一に作製することが困難であった。そこでまずは単純な形状の銀ナノロッド配列構造を作製した。銀ナノロッド構造の局所熱発生を二酸化バナジウムの電気抵抗率によって検出することが可能である。
銀ナノロッド構造に偏光単色光を照射して二酸化バナジウムの電気抵抗率を測定したところ、プラズモン共鳴波長において、二酸化バナジウムの電気抵抗率が明確に低下する様子を確認し、銀ナノロッドにおいても二酸化バナジウムの相転移に影響するだけの局所熱が発生していることを確認した。この実験結果は、電磁界シミュレーション結果と併せ、論文投稿を行い、現在、審査中である。またこの結果に基づき、関連する特許を申請した。今回得た知見を元に、今後も光の回折限界を超えるパターニングの実現を追求する予定である。
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