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2014 年度 実績報告書

白色光励起表面プラズモンによる流体センシング

研究課題

研究課題/領域番号 25820092
研究機関東京電機大学

研究代表者

小崎 美勇  東京電機大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80550590)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード表面プラズモンポラリトン / 流体 / センサー
研究実績の概要

本研究では表面プラズモンポラリトン(SPP)を用いて,流体の観察および分析を行う手法の研究を行った.SPPは金属表面の自由電子の集団振動とそれに伴う電磁場であるから,電磁波である光波でも励起することができる.光波でSPPを励起する場合には金属表面に接する媒質の屈折率によってSPP励起の可否が決まるので,媒質センサに応用が可能である.今回の研究では,こういった特徴に加えて対象媒質の屈折率とSPP励起の間には光源の波長も密接にかかわっていることと,SPP励起時に銀薄膜表面で光強度が増強しており散乱効率が高まっていることを利用した異なる媒質の目視判別を行った.ハロゲンランプからの光をピンホールと凸レンズで平行光化し,プリズムを通してその表面に成膜した銀薄膜に照射した.銀薄膜はあらかじめ薬品にて僅かに粗くしており,SPPが励起した際にはSPPが散乱して光として再輻射するようになっている.今回はエタノール,水,それらの混合液で銀薄膜表面を満たした場合,それぞれ異なる色の放射光を観察することができた.もちろんそれらの溶媒はすべて無色透明である.当初,効率よくSPPを散乱させるための表面の粗さが感度の悪化を招くことからその影響が心配されていた.今回の研究で,視認可能な再輻射光をもたらしうる表面の粗さが試料の判別を不可能にするほどの感度の悪化を招かないことは分かったが,その定量的な評価は今後の課題である.また,銀薄膜法線方向に関する流体分布に関する研究も行っており,今後,各条件と感度の関係等と合わせて研究を推進すれば,微細な流路内の顕微鏡による直接観察など応用が広がると期待している.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Identification of fluids by the color of surface plasmon polaritons2015

    • 著者名/発表者名
      Miyu Ozaki, Tomohisa Sakai, Hiromichi Murata, and Ryoshu Furutani
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 625 ページ: 316-321

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Visualization and analysis of a flow-rate distribution in a liquid-liquid two-phase fluid using surface plasmon polaritons2014

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi MURATA, Tatsuya OKU, Ryohei SEYA, Miyu OZAKI, and Ryoshu FURUTANI
    • 学会等名
      11th IMEKO Symposium Laser Metrology for Precision Measurement and Inspection in Industry
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2014-09-04
  • [学会発表] Visualization and analysis of a liquid-liquid two-phase flow using surface plasmon polaritons2014

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi MURATA, Tatsuya OKU, Ryohei SEYA, Miyu OZAKI, and Ryoshu FURUTANI
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Precision Engineering
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 年月日
      2014-07-25

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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