2016 Fiscal Year Annual Research Report
Magneto-plasmonics on perpendicular magnetic nanostructures for chemical and biological sensing applications
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26390091
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| Research Institution | Akita Industrial Technology Center |
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Principal Investigator |
山根 治起 秋田県産業技術センター, 電子光応用開発部, 上席研究員 (80370237)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 先端機能デバイス / 光物性 / 磁気光学 / プラズモン / バイオ化学センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、遷移金属／貴金属積層ナノ構造体に、二次元周期の微細加工を施すことで三次元的な周期構造を有する磁性ナノプラズモニック結晶の構築を目的として研究を行った。遷移－貴金属ナノ微粒子で見出した磁気光学効果の異常な増大現象の物理的解明とともに、局在プラズモン共鳴による磁気光学増強効果を周期ナノ構造によって共鳴結合させることで更なる増大を目標とした。本研究は、磁性ナノプラズモニクスを目指した新たな取り組みであるとともに、その成果は、プラズモン共鳴を利用した既存の製品に比較して２桁以上の検出感度を有する新たな高感度バイオセンサの実現にも繋がるものである。
最終年度は、遷移金属／貴金属積層ナノ構造体であるＣｏＰｔ－Ａｇ垂直磁化膜で見出された、磁気光学的な位相反転現象の発現機構に関して検討を行った。Ａｕナノ粒子との比較実験、および、磁気分光測定ならびに近接場磁気光学イメージングを用いた解析の結果、本物理現象が、貴金属ナノ粒子で発生した局在プラズモン共鳴に起因することを明らかにした。さらに、バイオセンサへの応用を目的として、磁気光学特性の外部環境依存性に関する検討を行った。具体的には、大気中およびエタノール中において、ＣｏＰｔ－Ａｇナノ構造体の磁気光学測定を行い、局在プラズモン共鳴に起因するピークシフトならびに偏光角の増大を確認することに成功した。現在、論文発表を準備している。
さらに、本研究期間内で見出した磁性ナノ積層膜における巨大磁気Ｋｅｒｒ効果に関しては、高性能水素ガスセンサの実用化を目的とした地域企業との共同研究に繋がっており、大きな研究成果と言える。高精度かつ安定的な室温でのリアルタイム検知を特徴とする防爆対応型の水素ガスセンサが実現可能と考えており、性能向上を目指した研究開発を継続している。学会・国際会議ならびに展示会での報告を行い、現在、論文発表の準備中である。
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