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2011 Fiscal Year Annual Research Report

周期ナノフォーカシングアレイによるプラズモニックラマンセンサーの開発

Research Project

Project/Area Number 22710115
Research InstitutionKagawa University

Principal Investigator

山口 堅三  香川大学, 工学部, 助教 (00501826)

Keywords表面プラズモン / ナノフォーカシング / ホールアレイ / 有限差分時間領域法 / 集束イオンビームリソグラフィ / 顕微分光測定 / 表面増強ラマン散乱 / 単一分子ラマンセンサ
Research Abstract

本研究の目的は、表面プラズモンをナノ領域にフォーカシングさせる構造を作製し、表面増強ラマン散乱効果の増加を図った単一分子ラマンセンサの開発である。
平成23年度の研究実施計画には、昨年に引き続き、数値計算による最適構造の最適化とその試料作製、試料評価の3つに大別される。
第1に、有限差分時間領域法を用いた数値計算により、これまでの最適構造条件(フォーカシングホール径やホール間隔、膜厚)に加え、さらにホールの周期性依存電界強度特性や光の入射方向依存光学特性について検討し、最適な構造条件を決定した。
第2に、所定の基板に真空蒸着法による金薄膜を成膜し、集束イオンビームを用い、周期ナノフォーカシングアレイを作製した。ここでは、数値計算により得られた最適構造の作製に成功した。
第3に、作製した試料評価の線形光学特性より、数値計算結果との定性的な一致を示した。これらの結果より、最適構造では大きな電場増強を示すことから、表面増強ラマン散乱による測定ではある特定分子の高感度検出が可能であると考えられる。
その他、本研究成果を発展させ、多岐に渡る応用が可能なプラズモンチップを提案し、その基本原理を確認した上で、特許を申請した。
これらの研究成果ならびにその関連発表としては、論文4報と学会等発表19件(内、国際会議10件、国内会議8件、展示会1件)、特許1件である。
以上のことから、平成23年度の研究実施計画を当初の計画以上に遂行したと考えられる。

  • Research Products

    (25 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (19 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Optical frequency signal detection through surface plasmon polaritons2011

    • Author(s)
      T.Aihara, K.Nakagawa, M.Fukuhara, Y.Y.Ling, K.Yamaguchi, M.Fukuda
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 99 Pages: 043111/1-043111/3

    • DOI

      10.1063/1.3619849

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical optimization for the plasmonic Raman sensor including periodic hole arrays and tapering directions2011

    • Author(s)
      K.Yamaguchi, M.Fujii, D.K.Gramotnev
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 8093 Pages: 80932K/1-80932K/9

    • DOI

      10.1117/12.894194

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of Plasmonic Racetrack Resonators with a Trench Structure2011

    • Author(s)
      H.Okamoto, K.Yamaguchi, M.Haraguchi, T.Okamoto, C.Sun
    • Journal Title

      Japan Journal of Applied Physics

      Volume: 50 Pages: 092201/1-092201/4

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.092201

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of optical frequency signal transmission through whispering gallery mode2011

    • Author(s)
      M.Fukuhara, Yen Ling Yu, T.Aihara, K. Nakagawa, K.Yamaguchi, M.Fukuda
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 8204 Pages: 820433/1-820433/

    • DOI

      10.1117/12.903047

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ダブルレーストラック共振器構造の評価2012

    • Author(s)
      岡本浩行、山口堅三、原口雅宣、岡本敏弘
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関連連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学早稲田キャンパス
    • Year and Date
      20120315-20120318
  • [Presentation] 表面プラズモンを介した光周波数信号の伝達2012

    • Author(s)
      相原卓磨、中川恭平、福原誠史、山口堅三、福田光男
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関連連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学早稲田キャンパス
    • Year and Date
      20120315-20120318
  • [Presentation] WGMを介した光周波数信号伝達の検討2012

    • Author(s)
      福原誠史、ユー イエンリン、相原卓磨、中川恭平、山口堅三、福田光男
    • Organizer
      2012年春季第59回応用物理学関連連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学早稲田キャンパス
    • Year and Date
      20120315-20120318
  • [Presentation] アクティブプラズモンフィルター2012

    • Author(s)
      山口堅三
    • Organizer
      Nano tech 2012国際ナノテクノロジー総合展・技術会議
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト
    • Year and Date
      20120215-20120217
  • [Presentation] Electrical Properties of GaNAs/GaAs MOW p-i-n Junction2011

    • Author(s)
      K.Arimoto, M.Shiraga, T.Hirao, H.Shirai, M.Ohmori, H.Akiyama, T.Mochizuki, K.Yamaguchi, H.Miyagawa, N.Tsurumachi, S.Nakanishi, S.Koshiba
    • Organizer
      第21回日本MRS学術シンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜(横浜開港記念会館、横浜情報文化センター)
    • Year and Date
      20111219-20111221
  • [Presentation] Analysis of Optical Frequency Signal Transmission through Whispering Gallery Mode2011

    • Author(s)
      M.Fukuhara, Y.Yu, T.Aihara, K.Nakagawa, K.Yamaguchi, M.Fukuda
    • Organizer
      SPIE Smart Nano+Micro Materials and Devices
    • Place of Presentation
      The Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia
    • Year and Date
      20111204-20111207
  • [Presentation] Enhancement of Excited Electrons in Metal Using Localized and Propagating Surface Plasmon Polariton2011

    • Author(s)
      T.Aihara, K.Nakagawa, M.Fukuhara, K.Yamaguchi, M.Fukuda
    • Organizer
      The Asia-Pacific Interdisciplinary Research Conference 2011(AP-IRC 2011)
    • Place of Presentation
      Toyohashi University of Technology, Aichi, Japan
    • Year and Date
      20111117-20111118
  • [Presentation] Influence of wavelength tuning rate on tunable laser absorption spectroscopy2011

    • Author(s)
      M.Fukuda, T.Mishima, K.Yamaguchi
    • Organizer
      The International Conference on Field Laser Application in Industry and Research (FLAIR2011)
    • Place of Presentation
      Murnau, Germany
    • Year and Date
      20110913-20110917
  • [Presentation] Surface Plasmon Polariton-Enhanced Schottky-Type Photodetector2011

    • Author(s)
      T.Aihara, K.Nakagawa, M.Fukuhara, Y.Yu, K.Yamaguchi, M.Fukuda
    • Organizer
      2011 International Conference on Optical MEMS & Nanophotonics (OMN 2011)
    • Place of Presentation
      Koc University, Istanbul, Turkey
    • Year and Date
      20110808-20110811
  • [Presentation] Beat Signal Transmission Through Whispering-Gallery-Mode Resonator2011

    • Author(s)
      Y.Ling Yu, M.Fukuhara, T.Aihara, M.Fukuda, K.Yamaguchi
    • Organizer
      2011 International Conference on Optical MEMS & Nanophotonics (OMN 2011)
    • Place of Presentation
      Koc University, Istanbul, Turkey
    • Year and Date
      20110808-20110811
  • [Presentation] Theoretical and numerical investigation of periodic hole arrays for plasmonic Raman sensor2011

    • Author(s)
      K. Yamaguchi, M. Fujii and D. K. Gramotnev
    • Organizer
      The Fifth International Conference on Nanophotonics
    • Place of Presentation
      Fudan University, Shanghai, China
    • Year and Date
      20110522-26
  • [Presentation] Characteristics of plasmonic racetrack resonator in a trench structure2011

    • Author(s)
      H.Okamoto, K.Yamaguchi, M.Haraguchi, T.Okamoto
    • Organizer
      The Fifth International Conference on Nanophotonics
    • Place of Presentation
      Fudan University, Shanghai, China
    • Year and Date
      20110522-20110526
  • [Presentation] Characteristics of plasmonic racetrack resonators in a ditch structure2011

    • Author(s)
      H.Okamoto, K.Yamaguchi, M.Haraguchi, T.Okamoto
    • Organizer
      The 5th International Conference on Surface Plasmon Photonics
    • Place of Presentation
      BEXCO, Busan, Korea
    • Year and Date
      20110515-20110520
  • [Presentation] Theoretical and numerical investigation of plasmonic focusing hole arrays2011

    • Author(s)
      K. Yamaguchi and M. Fujii
    • Organizer
      The 5th International Conference on Surface Plasmon Photonics
    • Place of Presentation
      BEXCO, Busan, Korea
    • Year and Date
      20110515-20
  • [Presentation] プラズモン共振器を利用した屈折率の計測方法検2011

    • Author(s)
      浅野真、岡本浩行、山口堅三、小野浩司、原口雅宣、岡本敏弘
    • Organizer
      2011年電気関係学会四国支部連合大会
    • Place of Presentation
      阿南工業高等専門学校
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] レーストラック構造におけるプラズモン共振器の開発2011

    • Author(s)
      大西誠、高曽根亜弓、大島優芽、片岡舞、岡本浩行、小野浩司、山口堅三、原口雅宣、岡本敏弘
    • Organizer
      2011年電気関係学会四国支部連合大会
    • Place of Presentation
      阿南工業高等専門学校
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] テラヘルツ領域におけるスプリットリング共振器の作製と評価2011

    • Author(s)
      鎌田政嗣、渡邊由自、白井英登、山口堅三、田中康弘、中西俊介、鶴町徳昭
    • Organizer
      2011年度応用物理学会中国四国支部学術講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学鳥取キャンパス
    • Year and Date
      2011-07-30
  • [Presentation] 有機高分子材料による2次の非線形光学材料の作製と評価2011

    • Author(s)
      白鳥成美、埋見啓史、山口堅三、石川善恵、中西俊介、鶴町徳昭
    • Organizer
      2011年度応用物理学会中国四国支部学術講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学鳥取キャンパス
    • Year and Date
      2011-07-30
  • [Presentation] 溝型プラズモン共振器の設計2011

    • Author(s)
      岡本浩行、山口堅三、原口雅宣、岡本敏弘
    • Organizer
      2011年度応用物理学会中国四国支部学術講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学鳥取キャンパス
    • Year and Date
      2011-07-30
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~kenzo/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] プラズモンチップ2012

    • Inventor(s)
      山口堅三、藤井正光
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人香川大学, 独立行政法人国立高等専門学校機構
    • Industrial Property Number
      特許、特願2012-24619
    • Filing Date
      2012-02-08

URL: 

Published: 2013-06-26  

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