2012 Fiscal Year Annual Research Report
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24681018
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
池田 勝佳 北海道大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (50321899)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | プラズモン共鳴制御 / ナノ構造 / スピン / キラリティ |
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| Research Abstract |
ナノ空間に閉じ込めた光は,物質系の電荷やスピンと強く相互作用すると予想される。光の閉じ込めを,磁性材料や超電導材料を用いて実現できれば,スピン・電荷・フォトンが協同的に結合した新規機能性の発現が期待される。ところが,磁性や触媒活性等のd電子特有の機能を有する金属種は光学周波数領域での誘電損失が大きく,光の閉じ込めには不向きである。本研究では,「d電子機能性」と「キラル構造に基づく非相反応答化」を導入したプラズモニック構造構築により,複合機能性を持つナノ構造の構築と局在光に本質的な協同現象の発現を目指している。
これまでに、d電子の局在性が強い金属種におけるプラズモン共鳴特性を明らかにするため、CoやFe等の磁性金属について、その光学特性とナノ構造のサイズ・形状の関係を理論計算に基づく手法で明らかにしてきた。更に、PtやPd等の高い触媒活性を示す金属種については、理論設計を基に実際にナノ構造を構築した。ナノ構造体の作成では、単分散なポリスチレン粒子膜をマスクとして金属の蒸着角度を変えて複数回蒸着することで、Pdナノ構造が周期配列した基板の作成に成功した。すでに、可視光領域にプラズモン共鳴由来の吸収を示すナノ構造体の構築に成功している。また、d電子機能の一種であるPdへの水素吸蔵効果を利用し、プラズモン共鳴を環境中の水素濃度によって動的制御するという機能性プラズモニック構造の開発に成功した。従来のプラズモニック構造は、ナノ構造の形状によって決まる静的な光学特性を示す材料として考えられていたが、その動的制御はプラズモニック技術の大きな可能性を提示したといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでプラズモン共鳴の発現には利用されていなかった金属種について、理論と実験の両面からプラズモン共鳴特性の評価を行い、実際に可視光領域にプラズモン共鳴特性を示すPtやPdのナノ構造作成に成功した。また、これらを使ってプラズモン共鳴特性を外部因子によって動的に制御するという機能性プラズモニクスの新たな実証例を示した。以上より、研究計画に従って順調に研究が進行している状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に従って、Co等の磁性金属やPt,Pd等の触媒金属などの非プラズモニック金属を使った機能性プラズモニック構造の理論設計と実験的検証を進める。特に昨年度に見出したパラジウムナノ構造体の水素応答性を応用した外場応答性プラズモニクスの設計を進めると共に、金属ナノ構造自体へのキラル構造導入やキラル分子による表面修飾によってキラルなプラズモニック構造を構築し、磁性等の機能との複合化による協同効果の発現について検討を進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
消耗品について他予算で執行中の研究計画との共通化を進めた結果、24年度分として予定していた消耗品費を節約することが出来た。残額約88万円分は、次年度の予算と合わせて卓上アクティブ除振台の購入に充てる予定である。この装置を導入することで、ナノ構造の形状を計測する原子間力顕微鏡の性能が大幅に向上することが期待される。金属ナノ構造体の形状制御は、本研究計画の主要課題であり、本措置によって研究計画の速やかな進行を強化できる。
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Research Products
(22 results)
