| 研究課題/領域番号 |
19K05224
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
宮内 良広 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (70467124)
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| 研究分担者 |
大野 真也 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00377095)
島田 透 弘前大学, 教育学部, 准教授 (40450283)
梅村 泰史 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 教授 (70531771)
平田 靖透 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 助教 (50750692)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 光第二高調波発生 / 球形金ナノ微粒子 / 局在プラズモン / 電気四重極子 |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではガラス基板内に一次元配列した金ナノ微粒子の個数や微粒子間隔等を精密に制御し、それらによって変調する一次元配列構造の電気四極子共鳴状態を光第二高調波(SH)レーリー散乱法を用いて解明を行う。
本年度は試験的に作成した基板垂直方向に凹凸のある球形金微粒子三量体を走査原子間力顕微鏡(AFM)で観察した後、SH顕微分光計測を行った。その結果、1000 nm付近の波長の基本光を用いたときSH信号が共鳴増強することが分かった。このSH信号の起源を理解するため、電磁界シミュレータを用いて解析した。基本光を垂直入射した場合、近接場強度の波長依存性においてピーク波長がSH 信号の極大値と離れていることが分かったため、斜入射した場合の計算を行うとそのピークのうち１つはSH 信号で観測された値に近い 979.0 nm のピークがあることが分かった。これは斜入射でのみ引き起こされる SH散乱光が Oblique 形の結合モードに由来して発生している可能性があることを示唆している。
一方、ナノスケールで微粒子間隔が制御された金ナノ微粒子の一次元配列構造の作成を行うため、本年度は金微粒子の間隔調整のために金ナノ微粒子のアルカンチオール修飾のための調合条件を調べた。球形100 nmの金微粒子を水、エタノール混合溶液に入れてエタンチオールの修飾を行い、遠心分離によって修飾した微粒子のみを抽出した。次にこのエタンチオール修飾した金微粒子をエタノール、クロロホルム混合溶液内でオクタンチオール修飾に変換した。この微粒子を遠心分離で取り出しクロロホルムを用いた展開溶媒を作成し、これをLBトラフに散布した。圧縮形成した単分子膜をガラス基板に転写してAFMで観測した。その結果、オクタンチオールが多く混在し、微粒子配列が乱れているもののLB法によって微粒子の単分子膜形成が可能であるということが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本年度はコロナ禍の影響によって、２ヶ月間リモートワークを余儀なくされ、その後も授業方法の変更などの学内業務の修正に時間を費やしたため、研究業務の遂行が困難であった。ただし、次年度以降は学内業務においてコロナ禍の対策はほぼ完了しているため、リモートワークさえ回避できれば、安定した研究の遂行が可能となる見通しである。
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| 今後の研究の推進方策 |
基板垂直方向に凹凸構造のある金微粒子配列のSHG顕微観測ではユニークな双極子相互作用が起きる可能性があることが分かったため、ガラス基板の溝の長さを微粒子配列の長さより短くし、そこに金ナノ微粒子を入れて凹凸構造がある一次元配列も今後作成する。その後、エレクトロスプレー法を用いて微粒子の単分子膜を形成し、これをガラス基板に転写して、微粒子配列構造を作成する。その際、アルカンチオール修飾した微粒子と修飾していない微粒子の双方の配列構造を作成し、AFMにて微粒子間隔に影響があることを確認する。その後は線形、非線形分光を用いて微粒子のプラズモンモードの観測を行う。線形、非線形分光でえられたプラズモンの共鳴周波数に明らかな差異が観測されたら、電磁界シミュレータで解析し、その原因を理解する。これまでの研究から凹凸構造のない金微粒子配列の場合、それらの違いはSH信号が多極子相互作用を反映することに由来すると予想され、凹凸構造のある場合はSH信号がOblique 形の双極子相互作用に由来することが予想される。相互作用は配列した微粒子の数や配列間隔に敏感であるため、これらを変化させ、予想される現象に対応していかどうかを明らかにしていく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響によって予定したような研究を遂行することが困難であったため、次年度使用額が生じた。今後、コロナ禍が収束していけば、滞りなく研究は遂行でき、それに伴い必要な消耗品などを購入していく。
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