表面プラズモンによる非弾性光散乱の研究

• 研究課題/領域番号: 18K04986
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分30020:光工学および光量子科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 岡本 隆之 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 特別嘱託研究員 (40185476)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 非弾性光散乱 / ラマン散乱 / 表面プラズモン共鳴 / 硫化亜鉛 / 金ナノロッド / 電子ラマン散乱 / セレン化亜鉛 / 非弾性散乱 / プラズモニクス / モード分布 / 局所状態密度

研究成果の概要

硫化亜鉛基板上に電子ビームリソグラフィにより作製した長さ2 μmの金ナノロッドを用いて実験を行った。赤外吸収スペクトルから、本ナノロッドに担持される表面プラズモンの共鳴周波数は1100 cm^-1であった。本試料に対して波長波長632.8 nmのレーザーを励起光として非弾性散乱光の観測を試みた。得られたスペクトルにおいて基板である硫化亜鉛のラマン散乱光のに加えて波数1500 cm^-1だけシフトした位置になだらかなピークを有する金ナノロッドからの広帯域の電子ラマン散乱光を確認した。しかし、表面プラズモン共鳴による波数1100 cm^-1だけシフトした位置におけるピークは観測できなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

表面プラズモン共鳴のモード分布を得る方法として、これまでに近接場走査型光学顕微鏡法、電子エネルギー損失分光法、およびカソードルミネッセンス顕微鏡法が知られている。本研究では第4の手法として非弾性光散乱分光法を提案した。しかし、残念ながら表面プラズモン共鳴による非弾性散乱光は検出できなかった。その理由として次の２点が考えられる。１つは、実験で使用した金ナノロッドの表面プラズモン共鳴による散乱断面積が非常に小さく観測にかからなかったためである。もう１つは、理論的に表面プラズモン共鳴による非弾性散乱光は発生しないためである。