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金属ナノ周期配列による赤外吸収の非共鳴増強

研究課題

研究課題/領域番号 18H01998
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分34020:分析化学関連
研究機関弘前大学

研究代表者

島田 透  弘前大学, 教育学部, 准教授 (40450283)

研究分担者 長谷川 健  京都大学, 化学研究所, 教授 (30258123)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワード表面増強赤外吸収 / 非共鳴増強機構 / 多角入射分解分光法 / ナノ周期配列 / リソグラフィー / ナノ構造 / 周期配列 / 金属ナノ構造 / 増強機構 / 高感度計測
研究成果の概要

金属ナノ周期配列による赤外吸収の非共鳴増強を明らかにすることを目的に研究を行った。当初計画では、金属ナノ周期配列の大面積作製法の開発を東京大学において行う予定であったが、感染症拡大の影響により行動制限を受けたため、すでに作製法の開発に成功していた半導体ナノ周期配列(ライン&スペース構造)を増強基板とし研究を進めた。本研究で立ち上げを行った多角入射分解法(MAIRS法)により、構造に垂直な偏光の赤外線で吸収の増強が生じることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属のナノ構造や荒れた金属表面に吸着した分子の赤外線の吸収が増強される表面増強赤外吸収は、微量成分の高感度計測に増強効果を活用することが期待されている。赤外吸収の増強はこれまで金属のナノ構造表面で起こるものと考えられてきたが、本研究により半導体の周期配列構造においても起こることが明らかなった。金属の存在により表面増強赤外吸収(SEIRA)の適用が制限されていた研究領域にもSEIRAを展開する端緒となることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Local enhanced site in surface enhanced infrared absorption with gold nano particle array by Rigorous coupled-wave analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Mitobe Daichi、Suzuki Yushi、Shimada Toru
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 4 号: 11 ページ: 115009-115009

    • DOI

      10.1088/2399-6528/abc9d6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Determination of pH Dependent Structures of Thymol Blue Revealed by Cooperative Analytical Method of Quantum Chemistry and Multivariate Analysis of Electronic Absorption Spectra2019

    • 著者名/発表者名
      Toru Shimada, Kurumi Tochinaia, Takeshi Hasegawa
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 92 号: 10 ページ: 1759-1766

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190118

    • NAID

      130007728630

    • ISSN
      0009-2673, 1348-0634
    • 年月日
      2019-10-15
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Maximum size limit of Au nanoparticle applicable for surface enhanced infrared absorption2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ishigo · Hiroshi Nakashima · Masamichi Tsushima · Toru Shimada · Yushi Suzuki
    • 雑誌名

      Applied Physics A

      巻: 125 号: 12 ページ: 863-863

    • DOI

      10.1007/s00339-019-3140-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of Enhanced Infrared Absorption Spectra by Rigorous Coupled Wave Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Yushi Suzuki, Yuta Ishigo, Masamichi Tsushima, Hiroshi Nakashima, Toru Shimada
    • 雑誌名

      Materials Research Express

      巻: 6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] シリコン表面ナノ構造におけるポリアクリル酸薄膜の赤外吸収増強2022

    • 著者名/発表者名
      島田 透、生田咲智、鈴木裕史、塩谷 暢貴、下赤卓史、長谷川 健
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 厳密結合波解析による金属角柱配列における光学キャビティ効果の検証2021

    • 著者名/発表者名
      水戸部大地、島田 透、鈴木裕史
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 酸塩基指示薬の色と構造の関係2021

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ブロモチモールブルーおよびチモールブルー溶液が示す色と分子構造の関係2021

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      2021年度化学系学協会東北大会 化学教育研究協議会東北大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 厳密結合波解析による表面増大赤外吸収における増大場分布の調査2020

    • 著者名/発表者名
      水戸部大地、島田 透、鈴木裕史
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] チモールブルーとブロモチモールの色変化の比較2020

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [学会発表] シリコンのラインアンドスペース構造における表面増強赤外吸収2020

    • 著者名/発表者名
      島田 透、生田咲智、鈴木裕史、下赤卓史、長谷川 健
    • 学会等名
      日本表面真空学会 東北北海道支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 可視吸収分光法および量子化学計算を用いたチモールブルーの分子構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      島田 透、栩内胡桃、長谷川 健
    • 学会等名
      平成31年度 日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 厳密結合波解析による表面増大赤外吸収における物理的表面第一層効果の検証2019

    • 著者名/発表者名
      水戸部大地、島田 透、鈴木裕史
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 酸塩基指示薬チモールブルーの分子構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      島田 透、栩内胡桃、長谷川 健
    • 学会等名
      2019年度化学系学協会東北大会 化学教育研究協議会東北大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シリコンナノ溝構造における表面増強赤外吸収2019

    • 著者名/発表者名
      島田 透、生田咲智、鈴木裕史、下赤卓史、長谷川 健
    • 学会等名
      2019年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 量子化学計算を利用したチモールブルーの分子構造決定2019

    • 著者名/発表者名
      島田 透、栩内胡桃、長谷川 健
    • 学会等名
      日本理科教育学会 第58回東北支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Surface-Enhanced Infrared Absorption in Periodic Nanostructures2019

    • 著者名/発表者名
      Toru Shimada
    • 学会等名
      Frontier of Surface Analysis by Advanced Vibrational Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The thickness control of organic thin films for the evaluation of surface enhanced infrared absorption2019

    • 著者名/発表者名
      生田咲智、鈴木裕史、島田 透
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水素イオン指数に応じたチモールブルー分子構造の決定2019

    • 著者名/発表者名
      島田 透、栩内胡桃、長谷川 健
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 酸塩基指示薬ブロモチモールブルーの色と分子構造2018

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      京都化学者クラブ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 可視吸収分光の新展開-ケモメトリックス法を用いたスペクトル解析-2018

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      黒田・太田シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ブロモチモールブルー溶液に塩化ナトリウムを加えたときの色変化2018

    • 著者名/発表者名
      島田 透
    • 学会等名
      平成30年度 日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 図説 表面分析ハンドブック2021

    • 著者名/発表者名
      日本表面真空学会
    • 総ページ数
      576
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254201703
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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