|
メタマテリアルの物性制御には金属ナノ構造と媒体界面に原子レベルでの幾何構造と電子状態制御が重要である。本研究では、まず電気化学in-situ表面プラズモン共鳴全反射分光顕微鏡(SPR)システムを構築し、電気化学電位が制御された環境下で表面の原子配列が規制された金属表面のプラズモンイメージングを取得する基礎を築く。また、構造が制御された金属ナノ構造によるプラズモンと分子の励起子の結合状態を評価し電子状態制御に関する知見を得る。初めに、金属薄膜電極表面を用いたSPRイメージング技術の基礎開発を行った。全反射顕微鏡を改造した光学系でSPR曲線を取得したところ、表面プラズモンの励起に由来する反射光強度の減少を確認し、SPRイメージングのための最適条件を明らかとした。また、金属超薄膜基板を用いた系では長距離伝播プラズモンモードを利用したイメージングが可能となることも明らかとした。これらの系を用いて、基板のSPRイメージングを試みた結果、従来よりも明瞭なSPRイメージング像の取得に成功し、さらにサブナノメートルオーダーでの金属表面の溶解プロセスがイメージング像のコントラスト変化として評価可能となることを示した。次に、在表面プラズモン共鳴(LSPR)と有機分子励起子間の強結合状態の形成について評価を行った。LSPR共鳴エネルギーを有するAg基板を作成し、色素分子を担持すると担持量の増加に伴いスペクトルが分裂し、新しい吸収帯が生じるのを観測した。さらに種々のLSPR共鳴エネルギーを有する金属ナノ構造基板を作成し、担持色素量を制御することでLSPRと色素励起子が強く相互作用し強結合状態が形成する系の創出に成功した。当該の系において特徴的な光散乱が強く増強されることが明らかとなった。以上の検討により金属／分子の異相界面の幾何構造を原子・分子レベルで制御し、系の光学特性を変調する手法を確立した。
|
