研究課題
本研究の目的は、光共鳴ナノ構造近傍に誘起されるフォトサーマル効果を定量的に評価する手法を開発し、そのフォトサーマル効果を利用したサーマルエンジニアリングを実現することである。2021年度は、前年度に構築した可視光のポンプ光とプローブ光を用いたフォトサーマル計測システムを用いて、様々な金属ナノ構造基板のフォトサーマル計測評価を行った。金属ナノ構造基板は、膜厚の異なる銀薄膜をガラス基板上に真空蒸着することによって作製された。原子間力顕微鏡を用いて銀薄膜基板のモフォロジーを分析した結果、膜厚が大きいほどガラス基板上に生成された銀ナノ粒子の粒径と間隔が増大することが確認され、プラズモン共鳴波長がレッドシフトすることがわかった。ポンプ光の波長を各基板のプラズモン共鳴波長にあわせて測定したところ、銀ナノ粒子の間隙が一番小さい銀薄膜基板において、フォトーサーマル効果が一番高いことがわかった。これは、銀ナノ粒子の間隔が小さい程、その間隙に誘起される電場増強度が高くなるためである。さらに、赤外域でのフォトーサーマル効果を計測するために、ポンプ光として波長可変型の中赤外量子カスケードレーザーを用いた系を新たに構築した。可視光のプローブ光と中赤外のポンプ光を同軸入射するために反射型の対物レンズを用いて試料表面に集光照射した。電動ステージによって試料を２次元走査できる機構を追加し、中赤外のフォトサーマル分光イメージングが可能なシステムを構築した。
2: おおむね順調に進展している
構造やサイズがことなる金属ナノ構造基板に対して、それらのフォトサーマル効果を定量的に測定することができたため。
今後は中赤外のフォトサーマル計測システムを、メタマテリアル表面でのフォトーサーマル効果の評価を行う。さらに、分子分光への応用を図る。
すべて 2022 2021
すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)
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