Inelastic light scattering by surface plasmon resonance

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K04986
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 岡本 隆之 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 特別嘱託研究員 (40185476)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 非弾性光散乱 / ラマン散乱 / 表面プラズモン共鳴 / 硫化亜鉛 / 金ナノロッド / 電子ラマン散乱

Outline of Annual Research Achievements

硫化亜鉛基板上に電子ビーム描画とリフトオフ過程により作製した長さ2 μm、幅0.4 μm、厚さ42 nmの金ナノロッドを5 μmの間隔に正方格子状に配置した試料を用いて実験を行った。フーリエ変換赤外分光光度計により測定した吸収スペクトルから、本ナノロッドに担持される局在表面プラズモンの長軸モードの共鳴周波数は1100 cm^-1であることを確認した。本試料に対して波長632.8 nmのレーザーを励起光として非弾性散乱光の観測を試みた。得られた非弾性散乱光のスペクトルからは基板である硫化亜鉛のラマン散乱光の３つピークが観測された。さらに、それに加えて波数1700 cm^-1だけシフトした位置になだらかなピークを有する広帯域の散乱光を示していた。しかし、金ナノロッドの表面プラズモンモードによる波数1100 cm^-1だけシフトした位置におけるピークは観測できなかった。広帯域の散乱光が金ナノロッドからの蛍光であるかどうかを確認するため1064 nmのレーザーを励起光として観測を行ったが広帯域の散乱光は観測できなかった。一方で波長532 nmのレーザーを励起光とした場合、背景光のピークのシフト波数は励起光の波長が632.8 nmの場合と同じであった。このことからこの背景光は蛍光でないことが分かった。さらに、文献を調査した結果、この金ナノロッドからの広帯域の非弾性散乱光の主因が金属の電子－正孔対の生成による電子ラマン散乱光であることが分かった。