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2018 年度 実績報告書

プラズモン援用多光子ナノ還元法による金属形状制御と生体透過光応答素子への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H04240
研究機関山形大学

研究代表者

西山 宏昭  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (80403153)

研究分担者 馮 忠剛  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10332545)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードフェムト秒レーザー / ナノ金属 / プラズモン共鳴
研究実績の概要

本課題では,金属ナノ構造とフェムト秒レーザー間の相互作用を用いた高次プラズモニック金属構造の形成手法に取り組んでいる.前年度までに,プラズモニック吸収を示す誘電体内ナノ金属へのフェムト秒レーザー照射効果を評価する中で,金属イオンが添加された溶液中へのフェムト秒レーザ集光によって,多光子還元を起点とした階層的な金属-誘電体複合構造が形成されることを見出した.同現象は,高次構造の形成に有効であり,当初研究を一層深化させる可能性がある.そこで,本年度は,この光誘起現象の機構探索と高次プラズモニック構造の形成について検討した.
階層構造形成機構の探索として,溶液組成,集積材料物性の影響を調べ,また,複合構造形成の起点となるコアサイズへの依存性を評価した.これらから得た知見と,透過型電子顕微鏡による断面形状の繰り返し直接観察から,複合構造形成機構の概略モデルを構築した.
この現象を用いた高次プラズモニック構造の形成に取り組み,コアシェル型金属ナノ粒子が埋め込まれた誘電体マトリックスを作製することに成功した.この高次プラズモニック構造は,溶液へのフェムト秒レーザー照射によって自己組織化的に形成された.
今年度の研究から得た階層構造形成機構の概略モデルから,同現象のレーザー直接描画プロセスへの展開と適用材料範囲の見通しが可能となった.概略モデルだけでは理解できないプロセス上の特徴があり,本年度でプロジェクトは終了するが,今後,詳細機構モデルの構築を目指して,レーザー集光部で生じる現象の直接観察などを進める.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [学会発表] Femtosecond laser-reduction based assembly of functional nanomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      H.Nishiyama
    • 学会等名
      3S-LP
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 近赤外応答プラズモニック構造を用いたマイクロゲルファイバーの変形2018

    • 著者名/発表者名
      阿部晃大,田端航,西山宏昭
    • 学会等名
      第79回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] ダイアフラム構造を用いた紫光励起プラズモン面内分布の動的制御2018

    • 著者名/発表者名
      池田一畝,遅澤伸宏,西山宏昭
    • 学会等名
      第79回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] Au周期構造を用いたマイクロゲルの生体透過光駆動変形と偏光による特性制御2018

    • 著者名/発表者名
      阿部晃大,田端航,小田島駿,西山宏昭
    • 学会等名
      電気学会第35回センサマイクロマシンシンポ
  • [学会発表] フェムト秒レーザ誘起液中集積法による円筒内壁へのSiO2基マイクロパターン描画2018

    • 著者名/発表者名
      木村開登,梅津寛,西山宏昭
    • 学会等名
      機械学会第9回マイクロナノ工学シンポ
  • [学会発表] プラズモニックAgナノ粒子含有PNIPAMゲルファイバーの光駆動変形2018

    • 著者名/発表者名
      阿相克,西山宏昭
    • 学会等名
      機械学会第9回マイクロナノ工学シンポ
  • [学会発表] 紫光励起プラズモン面内分布制御デバイス2018

    • 著者名/発表者名
      池田一畝,遅澤伸宏,西山宏昭
    • 学会等名
      機械学会第9回マイクロナノ工学シンポ
  • [学会発表] 液中フェムト秒レーザ照射によるナノ粒子の集積とマイクロパターン形成2018

    • 著者名/発表者名
      西山宏昭
    • 学会等名
      第15回バイオオプティクス研究会
    • 招待講演
  • [産業財産権] 固体微粒子で被覆された金属を含む複合体の製造方法2018

    • 発明者名
      西山宏昭,梅津寛
    • 権利者名
      西山宏昭,梅津寛
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-200202
    • 外国

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公開日: 2019-12-27  

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