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単原子層グラフェンで生じる伝搬表面プラズモンは、貴金属プラズモンと異なりプラズマ周波数が中赤外にある等の様々な特徴があり近年注目されている。特
に、ナノデバイスへの応用に向けて、ナノ空間でグラフェンプラズモンを光励起し、その伝搬方向を制御する研究が活発に行われてきた。しかし、グラフェンプ
ラズモンの従来研究の多くは理論のみによるもので、実験検証がほとんどされていない。本研究は、グラフェンプラズモンが貴金属プラズモンよりも極めて大き
い波数を持つことに着目し、伝搬する表面プラズモンの運動量に基づく放射圧ベクトルをナノ粒子の光圧ポテンシャル解析法により測定することで、グラフェン
プラズモンの波数ベクトルを高い空間分解能でイメージングする方法を世界に先駆けて開発するというものである。
本年度は、グラフェンと基板の熱膨張率の違いを利用した方法でグラフェン歪みナノ構造を作製した。プラズモン励起光の強度と偏光をパラメーターに、捕捉レーザー集光位置を変えながらポテンシャル解析を行った。また、電子線ビームリソグラフィ法により作製したCaF2微細構造上にグラフェンを貼り付け、歪みナノ構造を制御して作製した。このサンプルに対しても同様の捕捉ポテンシャル解析を行った。その結果、グラフェンプラズモンの励起の有無によって捕捉ポテンシャルの変化を観察することができた。しかしながら、グラフェンプラズモンによる放射圧が現在の励起法では弱すぎるため、十分なSNを持って計測をすることが難しかった。一方で、本研究を通じて、可視・近赤外域から中赤外域にわたる幅広い領域で透明なシステムを開発できた。これにより、広域の光圧を可視の検出器で計測することが可能になるので、物性研究への展開が期待できる。
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