表面増強赤外ATRスペクトルの機構と応用

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表面増強赤外ATRスペクトルの現象の機構を完全に解明するために, 2重層試料を用いて表面増強ATRスペクトルの測定を試みた. 2重層試料としては,ポリエチレンテレフタレートフィルムの上に0.25〜2μmの厚さのポリ塩化ビニリデンラテックス(上層)を塗布した試料及びポリエチレンフィルムの上に1〜18層の銅フタロシアニンのラングミュア膜(上層)を累積させた試料を用い,これらの上増にNiあるいはAgの薄膜を蒸着し,その面を高屈折率媒質のKRSー5半円柱の反射面に密着させ,ATRスペクトルの測定せ試みた. その結果,金属薄膜と直接接触した上層のバンドについて増強スペクトルを観測し,その増強率は上増の厚さが小さいほど大きいことを見出した. 又,その増強率はAg膜を用いた場合よりもNi膜を用いた場合の方が大きいことを見出した. 又,増強率は金属薄膜の厚さに依存し, Ni膜を用いた場合には2.6nm,Ag膜を用いた場合には30nmで最大となることが明かになった. さらに,増強現象の詳細を知るために,用いた金属薄膜についてTEM(transmission electron microscope)像の観察を行った結果, 有効な強度増大は,連続で,かなり均一な金属薄膜でのみ生じることを見出した. 以上の結果より,増費現象は主に金属薄膜内の光の多重反射機構によって説明できることを確認した. さらに,用いた実験配置に対してSPP (surface plasmon polariton)励起の寄与を理論的に見積った結果,増強現象は,SPPの励起によっては理解できないことを明かにした. 又,本方法は高分子膜などの表面層の高感度測定に有効に応用できることを示した.さらに,COやピリジンなどの小さい分子の吸着膜について表面増強赤外ATRスペクトルの測定を行うため,UHV用低温セルを設計製作した.