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プラズモニック・ナノ構造によるマイクロ物体の位置・姿勢制御

使用等离子体纳米结构控制微型物体的位置和姿态

基本信息

批准号：
26630031
负责人：
加藤純一
金额：
$ 2.41万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，近年様々な手法で化学合成が可能となった金属・誘電体ナノ粒子・ロッド・ワイヤなどのナノ・マイクロ素材を，光放射圧を利用し、狙った位置に必要な姿勢で固定し，さらに自由にハンドリングする手法の実現を目指している．そのため貴金属のナノアンテナ構造間ギャップに光励起される局在表面プラズモン電場の勾配力を利用する，微小物質の位置・姿勢制御を行う光ハンドリング法をプラズモンクリッピング法として提案している．その原理の確認および捕捉力などの評価のために、まず，約400 nm径のドットを数十nmのギャップを介してアレイ化したアンテナ構造について、そのアレンジメントやギャップ間隔、金属厚などのパラメータについて，入射波長に対して有限差分時間領域(FDTD)法に基づく数値計算によりその電場励起条件の最適化を行った．さらに，設計した銀アンテナ構造を集束イオンビーム(FIB)加工法により実際に試作し，その構造により790 nm の近赤外ビーム (数百mW）による背面照射条件下で，数百nmの誘電体微小物体のクリッピング作用が実際に生じることを確認した．ここでは、ビームを殆ど収束することなく物体捕捉できることが確認できた。また、現在、構造の最小単位である金属ドットを円盤状にしたときにギャップ電場により誘起される特異な六重極子モードを用いたさらに強固な物体捕捉手法の開発を進めており、円盤アレイを放射状に配置した構造により入射ビームの直線偏光の回転に伴った物体の方位制御も可能であることを確認した。今後、より最適な共鳴条件の探索とその際に生じる捕捉力の評価などを行い、様々な形状の構造の試作により微小物体の自在なハンドリング手法の確立を目指していく。

In this study, we have developed a new method for chemical synthesis, which is based on the possibility of using metal and dielectric particles, the use of light emission, the position of light emission, the necessary posture, and the realization of free light emission. The position and posture of the precious metal particles are controlled by the optical excitation, and the coupling force of the electric field on the surface is utilized. The principle is confirmed, and the capture force is evaluated. The diameter of about 400 nm is about tens of nm. The structure is optimized. The distance between the two layers is about 10 nm. The thickness of the metal is about 10 nm. The incident wavelength is about 10 nm. The finite difference time domain (FDTD) method is used to calculate the basic value of the excitation condition. In this paper, the design of the silver structure is carried out by the cluster processing method (FIB), and the structure is tested in practice. Under the condition of back irradiation, the effect of the micro-object of hundreds of nm inductor is confirmed in practice. This is the first time I've ever seen an object captured. In addition, it is confirmed that the development of solid object capture methods is possible for the minimum unit position of the structure, the structure, the minimum unit position of the structure, the structure, the minimum unit position of the structure, the structure, the minimum unit position of the structure, In the future, the exploration of optimal resonance conditions, the evaluation of capture force, the experimental construction of shape, the establishment of free vibration method of small objects, etc.