| 研究課題/領域番号 |
18K04988
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
伊藤 民武 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (00351742)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 強結合 / プラズモン / 表面増強ラマン散乱 / 超高速蛍光 |
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| 研究実績の概要 |
金や銀などのナノ粒子が2つ連なった隙間に存在する数nm^3の領域は、ホットスポット(HS)と呼ばれている。HSではプラズモンと光の共鳴によって光の状態密度が増大し、単分子分極とプラズモン分極の強結合や超高速プラズモン増強蛍光などの極限的な量子光学的現象が観測可能となることが知られている。しかし、これらの現象を定量的に取り扱える理論的、実験的な手法はまだ開発されていない。そこで、本研究では「分子の多準位性」と「高次のプラズモンモード」を反映させた共振器量子電磁力学モデルを新たに構築し、強結合状態や超高速プラズモン増強蛍光を初めて定量評価可能とする。HSとして状態密度が最も高くなるナノ粒子2量体間隙を用いる。そして理論と実験を組み合わせ、HSにおけるプラズモン分極と分子との近接場電磁相互作用を取り扱える枠組みを創出する。
今年度は、顕微鏡、分光器、励起光源を組み合わせ単一銀ナノ粒子2量体のプラズモン共鳴と超高速SEFと表面増強ラマン散乱(SERS)の分光測定を可能とした。そして、分子の多準位性、高次のプラズモンモードを超高速SEF およびSERS解析に取り入れることで、共振器電磁力学のJaynes-Cummings(JC)モデルを発展させ、HSにおけるプラズモン共鳴と分子との電磁相互作用モデルとして構築した。
単分子分極とプラズモン分極の結合エネルギーを変化させることで電磁相互作用モデルが定量的に超高速SEF およびSERSを再現することに成功した。この成功はHPにおける極限的な量子光学的現象を理解する第一歩となる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画書の今年度の予定を遂行し、その段階でまとめ論文化し受理された。
実験：顕微鏡、分光器、励起光源を組み合わせ単一銀ナノ粒子2量体のプラズモン共鳴と超高速SEFと表面増強ラマン散乱(SERS)の分光測定を可能とした。
理論：分子の多準位性、高次のプラズモンモードを超高速SEF およびSERS解析に取り入れることで、共振器電磁力学のJaynes-Cummings(JC)モデルを発展させ、HSにおけるプラズモン共鳴と分子との電磁相互作用モデルとして構築した。
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| 今後の研究の推進方策 |
計画書に沿って、強結合系となっている単一銀ナノ粒子2量体のプラズモン共鳴のより詳細な分光測定とその解析を行う。プラズモニックナノワイヤー2量体を用いた準備実験を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理論研究が想定外に進んだために実験を次年度に変更したため、実験で購入する物品の分だけ差が生じた。差額は今年度に使用予定である。
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