| 研究課題/領域番号 |
16H04217
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
村井 俊介 京都大学, 工学研究科, 助教 (20378805)
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| 研究分担者 |
中西 貴之 北海道大学, 工学研究院, 助教 (30609855)
徳留 靖明 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50613296)
石井 智 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (80704725)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | プラズモニックアレイ / 蛍光体 |
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| 研究実績の概要 |
金属ナノシリンダーの周期アレイ構造（プラズモニックアレイ）に励起される協同プラズモニックモードの理解を深め、新規光学特性を開拓することを目的とする。H29年度は以下の4項目について研究し、以下の成果を得た。
(A)[発光増強]シリンダーアレイの材質としてAl,TiN,ZrN,ITOを用い、発光材料として強発光性希土類錯体薄膜およびレーザー色素含有ポリマーを用い、自然放出発光および誘導放出発光の大幅な増強を達成した。この成果はコンパクトなナノ光源の開発に重要である。
(B)[センシング]シリンダーアレイ上に一軸配向したメソポーラスシリカ薄膜を堆積し、メソポーラスシリカのガス吸着能がプラズモン共鳴に及ぼす影響を調べた。シリンダーアレイと組み合わせることで、薄膜の光学応答が何倍も増強されることが分かった。この成果は高感度環境光センサーの開発に重要である。
(C)[アップコンバージョン]金属ナノ粒子アレイ上にアップコンバージョン（UC）を示す酸化物ナノ結晶を塗布し、アレイによるUC増強を試みた。5倍以上の増強を得ることに成功した。この成果は新規ディスプレイ開発に重要である。
(D)[温度センシング]協同プラズモニックモード励起に伴う金属ナノシリンダーアレイの温度上昇を調べた。励起光とともに協同プラズモニックモード励起用の第2のレーザーを入射し、第2のレーザーの入射角度・強度による発光色の変化から温度変化を調べた。この成果は、プラズモン共鳴の励起に伴う光熱変換の理解の基礎データとして重要である。
(E)「赤外振動センシング」ITOアレイの協同プラズモニックモードにより分子振動を増強することに成功した。高感度な分子検出に向けて重要な成果である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初申請書にて計画していた4項目（(A)[発光増強](B)[センシング](C)[アップコンバージョン](D)[温度センシング]）が達成されたことに加え、(E)「赤外振動センシング」に関しても論文発表ができた。これは代表者と分担者の連携により、研究マネジメントが機能していること、およびプラズモニックアレイが種々の光学材料と組み合わせることで多彩な機能増強効果を発揮することを反映している。
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| 今後の研究の推進方策 |
H29年度の研究を踏まえ、以下の3項目を研究する。
（１）非プラズモニックナノ粒子アレイの作製と光学特性：プラズモニックアレイの特徴をより明確に示すために、絶縁体や半導体のアレイを作製し、プラズモニックアレイとの差を検証し、非プラズモニックアレイが適する応用分野、プラズモニックアレイが適する応用分野を整理する
（２）アレイのコーティング技術の開発と特性解析：ALDを用いアレイに誘電体コーティングを施す技術を開発する。これによる耐熱性や耐化学薬品性の上昇の検証し、より実用化に近づける
（３）アレイの環境センシング応用：プラズモニックアレイを複水酸化物と掛け合わせ、複水酸化物の吸着能を活かした光学センシング能を検証する
（４）アレイの温度センシング応用：プラズモニックアレイ温度センシング特性を持つ錯体分子と掛け合わせ、錯体分子の発光温度依存性を活かした温度センシング能を検証する
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| 備考 |
文部科学省「平成30年度科学技術分野の文部科学大臣表彰」若手研究者賞を受賞しました。「プラズモニック構造による次世代光源の創成に関する研究」
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