2022 Fiscal Year Final Research Report

Observation of quadrupolar plasmon mode of one-dimensional aligned gold nanoparticles by SH Rayleigh scattering

Research Project

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Project/Area Number	19K05224
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 28030:Nanomaterials-related
Research Institution	防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
Principal Investigator	Miyauchi Yoshihiro 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (70467124)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大野真也横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00377095) 島田透弘前大学, 教育学部, 准教授 (40450283) 梅村泰史防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 教授 (70531771) 平田靖透防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 助教 (50750692)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	光第二高調波発生 / 球形金ナノ微粒子 / 局在表面プラズモン / 顕微分光
Outline of Final Research Achievements	In this study, spherical gold nanoparticles were placed in a one-dimensional array structure on a glass substrate, and AFM images of the array showed that the spherical gold nanoparticles were non-uniformly arrayed with a spacing of several tens of nanometers. The spatial distribution of the optical second harmonic (SH) signal was observed to vary with the wavelength of the incident light, and the results of electromagnetic field calculations indicate that this experimental result can be qualitatively explained by the local electric field distribution corresponding to the plasmon resonance frequency. This indicates that SHG microspectroscopy is a sensitive method to observe plasmon modulation in accordance with the fine array structure of one-dimensional gold nanoparticles.
Free Research Field	非線形光学、表面科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では光第二高調波発生(SHG)顕微分光法によって、一次元的に配列した金ナノ微粒子の微細な構造の乱れに応じた局在表面プラズモンの変調をサブマイクロンスケールで感度良く観測できる手法であることが示された。この様なSHG顕微法を用いればクローキングデバイスやメタ表面等に応用される基板に埋め込まれ、配列された金ナノ微粒子の微細な構造変化によるプラズモンの変調を感度良く観測することができ、より精密なプラズモンモードの制御を行う為のプローブとして活用されることが期待される。即ち、プラズモニックデバイス開発のための新規観測手法を導入したというところに本研究の社会的な意義がある。