非金属系ナノ構造による光電場増強機能の創出

利用非金属纳米结构创建光电场增强功能

• 批准号: 20043022
• 负责人: 林 真至
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20043022/
• 关键词: 蛍光増強; ガス中蒸発法; Si微粒子; GaP微粒子; 色素分子; 電場増強

従来は、金属のナノ構造を用いて、表面プラズモン励起に伴う局所電場増強を使うことにより、表面増強ラマン散乱や蛍光増強が達成されていた。ところが、蛍光増強の場合、励起分子が金属表面の極く近傍に位置するとき、エネルギー移動によって蛍光が失活するという難点があった。本研究は、そのような難点を克服し、蛍光増強の新しい場を提供するため、非金属ナノ構造による失活なしの蛍光増強を実現することを目的としている。本年度は、先ず非金属ナノ構造でも電場増強が可能か否かを明らかにするため、Mie散乱の理論から導かれる近接場増強度を、種々の物質の球形粒子について見積もった。その結果、半導体のGaP及びSiが高い増強度を示し、有力な候補物質であることが判明した。非金属微粒子には、表面プラズモン励起は存在しない。しかしこのような電場増強が得られるのは、微粒子の電磁気的な固有振動が励起されるためであり、今回の計算で予言された増強は、微粒子のTE_1,TM_1モードの励起によるものである。実験では、ガス中蒸発法により、MgO、ZnO、MoO_3、WO_3、GaPの微粒子層を作製し、その上にDCM又はrhodamine Bの色素分子層を堆積し、蛍光測定を行った。いずれの微粒子層についても、増強度の大小はあるものの、蛍光増強が観測された。特に、GaP微粒子層上に種々の膜厚のrhodamine B層を堆積し増強度を測定したところ、膜厚の減少とともに増強度が増大し、最大で140倍の増強度が得られた。これは、非金属微粒子表面で、失活なしの蛍光増強が実際に生じることを示している。

The surface of the metal is excited, and the electric field is increased. In the case of high brightness, excitation molecules are located near the metal surface, and the light is inactivated due to the movement of the molecules. This study aims to overcome the difficulties, provide new fields for optical enhancement, and realize optical enhancement in nonmetallic structures. This year, non-metallic structures, near-contact field enhancement, and spherical particles of various species have been observed. As a result, GaP and Si in semiconductors have increased in strength and strength, and candidates have been identified. Non-metallic particles are present on the surface of the particles. In this paper, we calculate the increase of the electric field intensity and the excitation of the electromagnetic vibration of the particles. In this paper, the micro-particle layers of MgO, ZnO, MoO_3, WO_3 and GaP were prepared by evaporation method, and the pigment molecular layers of DCM and rhodamine B were deposited by fluorescence measurement. In the middle of the particle layer, the intensity increases, and the intensity increases. In particular, the film thickness of rhodamine B layer on the GaP particle layer increased, and the film thickness decreased, and the intensity increased, and the maximum intensity increased by 140 times. The surface of non-metallic particles is inactivated and the light intensity is increased.

项目成果

非金属ナノ構造による光電場増強機能の創出

利用非金属纳米结构创建光电场增强功能

• 发表时间: 2009
• 作者: Tsuji;T ; Thang;D-H ; Okaz aki;Y ; Nakanishi;M ; Tsubo Y ; Tsuji;M;辻剛志;辻剛志;辻剛志 ; 大園正吾 ; 水城健志 ; 辻正治;川田善正(分担執筆);辻剛志 ; 大園正吾 ; 水城健志 ; 辻正治;林真至
• 通讯作者: 林真至