Ultimate control of nano-localized plasmonic fields

纳米局域等离子体场的最终控制

• 批准号: 21H04657
• 负责人: 笹木 敬司
• 金额: $ 26.87万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04657/
• 关键词: 局在プラズモン; 金属ナノ構造体; 光マニピュレーション; 光渦; 光角運動量

１）プラズモニック構造体の最適設計光から局在プラズモンへの運動量・スピン角運動量・軌道角運動量の転写・変換・保存等の特性を理論的に解析し、プラズモン場の振幅・位相・偏光の分布や共鳴スペクトルを自在に成形して光と物質の相互作用の極限制御を実現する金属ナノ構造体を設計した。また、我々がこれまで培ってきた解析法の知識・経験・ノウハウに基づいて電磁界シミュレーションアルゴリズムを高度化し、局在プラズモンの増強効果・共鳴特性・偏光特性・角運動量特性等と金属ナノ構造体の形状（サイズ・空間自由度・回転対称性等）の関係について詳細に解析して金属ナノ構造体の最適形状をデザインしている。２）最適ナノギャップ構造体による光トラッピングこれまでに金属ナノギャップ構造体の光局在場を用いてナノ粒子の光トラッピングや光反応プロセスの増強を実現してきたが、実験に用いた構造は金のボウタイ構造や四角平板二量体であり、プラズモン共鳴波長の同調のために構造サイズを200～300 nmより大きくできず、μmスポットのレーザー光とのカップリング効率は低かった。また、波長オーダーの周期構造(プラズモニック結晶)を利用してもナノギャップへの集光効率の向上は実現できていなかった。本年度は、ナノギャップ局在場の電場増強度を最大化する金属ナノ構造の形状デザインに挑戦し、ギャッププラズモンの特性評価と種々の応用技術に展開した。設計したナノギャップ構造の作製は、文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業の設備を利用し、我々の長年の経験と蓄積したノウハウで高度・高精度なナノ加工を行った。作製した構造を用いて、我々が既に開発した光圧ポテンシャル測定システムによりナノ粒子に作用する勾配力や散乱力を詳細に定量解析するとともに、これまで実現できていない10 nm以下の粒子の捕捉や単一分子トラッピングの実現に挑戦している。

1) on the basis of the analysis of the theory of the characteristics, such as writing, saving, etc., the most important part of the system structure is the analysis of the theory of the characteristics, such as the amount of motion, the angle of motion, and so on. The amplitude and phase polarization distribution, the common polarization distribution, the freedom of forming, the interaction of optical objects, and the interaction of optical objects greatly limit the design of the metal body. In the field of magnetoelectronics, the field of magnetics and magnetics, there are many problems in the field of magnetoelectronics and magnetism. In order to analyze the shape of the metal body, such as the polarizing property, the angle of the polarizing property, the dynamic property and so on, the shape of the metal body (space degree of freedom, symmetry, etc.) is analyzed. 2) the most important part of the system is that the metal structure is used to make the metal structure. The light bureau is using the particles to reflect the light intensity to detect the impact of the light. The total wave length of the whole system is higher than that of the other two. The total wave length is higher than that of the other two. The total wave length of the total wave length is higher than that of the other two. The total wave length of the total wave length is higher than that of the other two. The total wave length of the total wave length is higher than that of the other two. The total wave length of the total wave length is higher than that of the other two. The average temperature is very high, and the frequency is very low. The infrared and wave-length transmission cycles are generated by the use of the light concentration rate of the infrared spectra and wavelengths to make use of the light collection rate to show that there is an increase in the frequency of light. This year, we will introduce a variety of technologies to maximize the strength of the market, to maximize the shape of the metal, to select the shape of the metal, and to launch a variety of technical features. The design and development of equipment equipment, the use of equipment and equipment of the Ministry of Education, Education, Science and Technology, and the development of high-precision equipment for high-precision equipment. For the purpose of the system, we do not only use the optical system to determine the distribution of the particles, but also analyze the effects of the particles on the surface of the particles. The results show that the system is effective in the quantitative analysis of the particle size under 10 nm.

项目成果

Chirality of Multipolar Lattice Resonances in Plasmonic Crystal Excited by Vortex Beams

涡旋光束激发等离激元晶体中多极晶格共振的手性

• 发表时间: 2021
• 作者: H.Shishido;T. D. Vu;K. Aizawa;K. M. Kojima;T. Koyama;K. Oikawa;M. Harada;T. Oku;K. Soyama;S. Miyajima;M. Hidaka;S. Y. Suzuki;M. M. Tanaka;S. Kawamata;T. Ishida;三俣千春，小嗣真人;降矢一輝，関亜美，千田太詩，新堀雄一;K. Sasaki
• 通讯作者: K. Sasaki

Optical Force Spectroscopy of Nanoparticles Using Nanofibers

使用纳米纤维对纳米粒子进行光力光谱分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Marta Villa de Toro Sanchez;K. M. Kojima;M. Shoji;M. Miyahara;M. Tanaka;R. Honda;T. Ishida;Alexandre Lira Foggiatto，國井創大郎，三俣千春，小嗣真人;湯川博;K. Sasaki
• 通讯作者: K. Sasaki

Plasmonic nanostructures for shrinking structured light to access forbidden transitions

用于缩小结构光以进入禁戒跃迁的等离子体纳米结构

• DOI: 10.1515/nanoph-2021-0658
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nanophotonics
• 影响因子: 7.5
• 作者: K. Sakai;H. Kitajima;K. Sasaki
• 通讯作者: K. Sasaki

Photothermal energy conversion in plasmonic nanoantennas as a new path for the local growth of ZnO in nanophotonic devices

等离子体纳米天线中的光热能量转换是纳米光子器件中 ZnO 局部生长的新途径

• DOI: 10.1117/12.2577176
• 发表时间: 2021
• 期刊: Proc. SPIE
• 作者: C. L. Pin;H. Fujiwara;T. Suzuki;K. Sasaki
• 通讯作者: K. Sasaki

Optical sorting of nanoparticles according to quantum mechanical properties

根据量子力学特性对纳米颗粒进行光学分选

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Sasaki;H. Fujiwara;K. Yamauchi;T. Wada and H. Ishihara
• 通讯作者: T. Wada and H. Ishihara