Observation and control of the spatio-temporal characteristics of plasmons induced in noble metal nanoparticles

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15511
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Hokkaido University (2020); Waseda University (2019)
• Principal Investigator: Imaeda Keisuke 北海道大学, 理学研究院, 助教 (30754717)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 金属ナノ粒子 / プラズモン / 近接場光

Outline of Final Research Achievements

I performed time-resolved near-field optical measurements on chemically synthesized gold nanoparticles and revealed the spatio-temporal characteristics of plasmons induced in the nanoparticles are systematically recognized based on the eigenmodes confined inside the boundary of the nanoparticles. I also visualized the excited states of molecular microcrsytals by near-field optical microscope and found that the different types of cavtiy modes are induced in the microcrystals.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金属ナノ粒子に形成される増強光電場は，プラズモンの時間的・空間的な特性が起源となっている。本研究では，固有モード計算に基づいてプラズモンの時空間特性を体系的に理解できることを明らかにした。また，有機マイクロ結晶に誘起される光学キャビティーモードについても近接場イメージングを駆使することで明瞭に空間特性を観測することに成功した。これらの知見は，ナノおよびマイクロスケールで光特性を制御する手法の確立に大きく貢献できると考えられ，ナノフォトニクスや光化学，光物理化学などの分野に大きな波及効果が期待される。