Fabrication of Cooperative Multiple Plasmonic Structures Using Metal Nanoparticle-Grating and Their Organic Photo-electronic device Applications

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本研究では、局在プラズモン・伝搬プラズモン・量子効果が協働する著しい光電場増強現象が得られるプラズモニック構造を創出し、理論的にメカニズムを解明した上で高効率・高感度な新規有機光・電子デバイスの提案を行うことを目的としている。この目的に対して、今年度は局在表面プラズモン励起による増感効果を利用した、非フラーレン型有機薄膜太陽電池の作製と評価を行った。非フラーレンアクセプタを用いたPM:Y6有機太陽電池では光吸収が近赤外域まであるため、近赤外域での光吸収をさらに増強するため、局在プラズモン励起が近赤外いきにある金ナノロッドを使用した。この結果、可視域のみに局在プラズモン励起が起こる金微粒子を用いた場合に比べて、有機太陽電池の効率の向上が観測された。さらに、伝搬型表面プラズモンが近赤外域に励起するナノ金属構造の作製も行い、有機太陽電池への応用について検討を行った。また、液滴限定法を用いて作製したNOA61フォトポリマー半円球小型プリズムの底面にグレーティング構造を形成することで、プリズムカップリング表面プラズモンとグレーティングカップリング表面プラズモンの同時励起を行うことを可能とした。この2種類の伝搬型表面プラズモンの同時励起による光電場増強システムを用いたバイオセンサを構築し、ナノメートルオーダーの薄膜の堆積、IgG抗体の検出を行った。その結果、通常のプリズムを用いた表面プラズモンバイオセンサの感度とほぼ同等の感度を有したセンシングシステムの小型化に成功した。