液晶チューナブル・プラズモニック結晶の開発

本研究では、周期構造を有する金属表面に励起されるプラズモニック結晶の特性、すなわち、プラズモン共鳴あるいは近接場との結合強度などを電界などによって制御可能なチューナブル・プラズモニック結晶を提案し、その特性ならびに応用の可能性を検討した。(1)表面プラズモンの特性が金属界面と隣接する媒質の特性によってどの様な影響を受けるのかを時間領域差分法を用いて理論的に解析した。その結果、隣接誘電体媒質として配向した液晶をモデルとした場合、液晶の配向方向によってプラズモン励起波長のシフトが確認された。また、金属界面からおよそ300nmまでの液晶分子の配向状態が表面プラズモン吸収に大きく影響することが明らかとなった。(2)光干渉露光法により高分子グレーティング構造を形成しその上に金を蒸着して作製した金属グレーティング構造と、液晶層との複合素子を作製し、液晶の配向状態がプラズモン励起に及ぼす影響を実験的に検討した。その結果、液晶相と等方相とでプラズモン励起波長がシフトし、上記理論計算とよい一致が確認できた。(3)プラズモニックバンドを発現させるため、二重周期金属構造を作製し表面プラズモン特性を検討した。光干渉を二段階で行い高分子二重周期構造を作製し、その表面に金を蒸着した。作製された二重周期構造グレーティングのプラズモン分散特性を測定し、プラズモニックバンドギャップの発現を確認した。また、二回の露光強度比の調整により変化させた二重グレーティングの振幅比により、プラズモニックバンドの幅を制御可能なことを明らかにした。

本研究では、周期構造を有する金属表面に励起されるプラズモニック結晶の特性、すなわち、プラズモン共鳴あるいは近接場との結合強度などを電界などによって制御可能なチューナブル・プラズモニック結晶を提案し、その特性ならびに応用の可能性を検討した。(1)表面プラズモンの特性が金属界面と隣接する媒質の特性によってどの様な影響を受けるのかを時間領域差分法を用いて理論的に解析した。その結果、隣接誘電体媒質として配向した液晶をモデルとした場合、液晶の配向方向によってプラズモン励起波長のシフトが確認された。また、金属界面からおよそ300nmまでの液晶分子の配向状態が表面プラズモン吸収に大きく影響することが明らかとなった。(2)光干渉露光法により高分子グレーティング構造を形成しその上に金を蒸着して作製した金属グレーティング構造と、液晶層との複合素子を作製し、液晶の配向状態がプラズモン励起に及ぼす影響を実験的に検討した。その結果、液晶相と等方相とでプラズモン励起波長がシフトし、上記理論計算とよい一致が確認できた。(3)プラズモニックバンドを発現させるため、二重周期金属構造を作製し表面プラズモン特性を検討した。光干渉を二段階で行い高分子二重周期構造を作製し、その表面に金を蒸着した。作製された二重周期構造グレーティングのプラズモン分散特性を測定し、プラズモニックバンドギャップの発現を確認した。また、二回の露光強度比の調整により変化させた二重グレーティングの振幅比により、プラズモニックバンドの幅を制御可能なことを明らかにした。