研究概要

概要

 ナノテクノロジー,ナノサイエンスの進展とともに,ナノ物質のナノ空間スケールでの物性評価が重要となってきています。光の吸収,反射,散乱などを測定する分光法は,幅広いエネルギー領域で物質の物性評価を可能とします。しかしその一方で,空間分解能は光の回折現象のために光の波長(可視光で数百ナノメートル)程度に制限されています。近年,近接場光学という新しい原理に基づく光学顕微鏡が開発され,光の回折限界を超えるナノスケールの空間分解能を実現することが可能となっています。

 ナノ物質の中でも貴金属などのナノ微粒子は,特異な光学特性を示すことから近年特に注目を浴びています。例えば,金の場合,バルク状態では金色ですが,サイズがナノスケールになると鮮やかな呈色を示すようになります。ステンドグラスの赤色は,金微粒子の光学特性に起因します。貴金属微粒子の光学特性は,プラズモン共鳴と呼ばれる自由電子の集団電子振動に起因しています。このプラズモンの空間スケールは,光の波長と比べて小さいために通常観測することはできません。近接場光学顕微鏡を用いることでプラズモンの空間構造(波動関数)を可視化することが可能となります。

 プラズモンは,光の閉じ込めや光電場の増強効果を誘起することから,化学センサー,電子材料,医療応用などにおいて極めて有望です。プラズモンの機能を理解しこれを応用していくためには,その波動関数を理解することが本質的です。プラズモンは,応用面だけでなく基礎科学の分野においても新しい原理や現象を探求する媒介として注目することができます。

実験装置

測定装置

  • 近接場光学顕微鏡,走査型電子顕微鏡,光学顕微鏡,高感度分光システム
  • 超短パルスレーザーシステム (20 fs, 100 fs),連続発振レーザー,キセノンランプ
  • 可視紫外分光光度計,蛍光分光光度計
  • 真空蒸着装置,有機合成装置

共同研究者

国内

  • 分子科学研究所
    岡本裕巳教授
  • 北海道大学電子科学研究所
    三澤弘明教授,上野貢生教授
  • 大阪府立大学
    飯田琢也准教授,床波志保准教授
  • 大阪市立大学
    小畠誠也教授
  • 名古屋大学
    鳥本 司教授
  • 関西学院大学
    田和圭子教授

国外

  • The University of Strathclyde
    Dr. Francesco Papoff, Dr. Benjamine Hourahine