走査近接場顕微鏡による表面増強ラマン散乱活性ナノ構造と増強機構の解明

• 研究課題/領域番号: 20750020
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 立教大学
• 研究代表者: 島田 透 立教大, 理学部, 助教 (40450283)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2008年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 走査近接場顕微鏡 / 表面増強ラマン散乱 / 金属ナノ微粒子 / 表面プラズモン

研究概要

金や銀などの貴金属の粗い表面、もしくはそれらの微粒子表面に分子が吸着したとき、そのラマン散乱強度が増大されることが知られている(表面増強ラマン散乱)。本研究の目的は、「ラマン散乱強度を効率的に増大させる微粒子配列を明らかにし、その増強機構を解明する」ことである。この成果は、表面増強ラマン散乱に活性な基板設計の指針を与え、バイオ・環境センサーなどへの応用に多大な貢献をすることが期待される。初年度の平成20年度は以下2点を主な目的として研究を行った。(1)金ナノ粒子一次元規則配列作成法の確立を行う。(2)走査近接場光学顕微鏡を用いて、作成した試料の近接場ラマン散乱強度分布を可視化することで、ナノ粒子が直線方向に増加したときのラマン散乱の振舞いを解明し、二量体との関係を明らかにする。(1)に関しては、これまでに作成法の開発に成功した金属ナノ微粒子単層作成法を一次元の微細加工を行った基板上に適用することで開発を試みた。基板の微細加工には電子線リソグラフィー技術と反応性イオンエッチング法を用いた。シリコン基板と石英基板に対し、レジストの選定、電子線照射時間、エッチング時間の決定、電子線照射による帯電の防止などを行うことで、基板に対し設計通りの微細加工を行うことが可能となった。微細加工を行った基板に対し、これまでに開発した手法を適用し、作成温度や湿度などの条件を調整することで、金ナノ粒子一次元規則配列作成法の確立にも成功した。作成した一次元配列構造に対して、走査近接場顕微鏡を用いて電場分布の観察を行った(2)。現在結果の解析を行っている。