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ナノ物質を高効率にトラップするためには光を強く閉じ込めるナノ構造体の設計が重要である。本研究では、結合系プラズモニックナノ構造による高効率な光トラッピングと光反応場の構築を行った。金属／誘電体／金属の積層ナノ構造が、四重極子共鳴により高い光電場増強を示すことから、A03班の笹木グループと連携して蛍光ビーズを用いたプラズモンオプティカルトラッピング系を構築し、遠方場でのスペクトルでは観測されないダークな四重極共鳴モードによるオプティカルトラッピング特性を明らかにした。プラズモンオプティカルトラッピングの作用スペクトルを測定したところ、Fanoディップ波長より若干短波長域において直径100 nmの蛍光ビーズが強くトラップされることがわかり、当初の研究目標であるダークプラズモンによる高効率なオプティカルトラッピングの実証に成功した。また、金／誘電体／金ナノ構造の上下の構造のサイズ比により近接場結合の度合いを制御することでプラズモンの寿命を3倍長寿命化することに成功し、高効率な光反応場を構築した。また、金属ナノ構造／誘電体／金フィルム構造の構造設計により、種々の結合系プラズモニックナノ構造の創製に成功した。初めに、A03班の笹木グループと共同で、金ナノ微粒子／酸化チタン／金フィルム構造が、金ナノ微粒子の局在プラズモンと酸化チタン／金フィルム基板に誘起されるファブリ・ペローナノ共振器モードとのモード強結合を示すことや光化学反応を促進することを明らかにした。また、同様の金属ナノ構造／誘電体／金フィルム構造により金フィルム上の表面プラズモンと金ナノ構造の局在プラズモンがモード強結合を示すことを明らかにした。さらに、モード強結合系においてもプラズモンと結合する光学モードの寿命により、プラズモンの寿命を自在に制御することが可能であることを明らかにした。
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