ナノプラズモニック構造の設計と実証に関する研究

1.計算システムの開発昨年度に引き続き、有限差分時間領域法(FDTD法)による計算システムの開発を行った。昨年度の研究成果によりプラズマ共鳴現象の吸収断面積の計算において計算誤差が大きくなるという問題が確認されていたため、その解決を目指してモデル化の問題、離散化の問題、プログラム実装上の問題という観点から検討・確認を行い、いくつかについてはテストコードの開発なども行ったが解決されなかった。現在はこの問題は界面モードであるプラズモンの計算におけるより本質的な問題であると考えており、物理的な描像にもどり再考している。他の国内外の計算・理論の研究者とも意見交換した結果、現状がうまくいっていないということに関して認識を共有し、それぞれの手法で議論を深めることとした。2.試料系と測定系の開拓数値計算や理論解析との定量的な比較を行える試料、測定系の開発を行った。ラングミュアー-ブロジェット法を用いて、粒径40nm程度の金の微小球を2次元的に配列させることに成功した。この方法を用いると、粒子間相互作用のない低密度領域から、強い相互作用が見られる高密度領域まで任意の試料を簡便に作製することができる。また、単層かつランダムな2次元配列なため、定量的な光学測定およびその解析を行うことができる。その結果、低密度領域でのこの微小球の光学応答は、金のバルク誘電率を用いてミーの理論によって定量的に扱うことができることを確認した。また、高密度領域においては、粒子表面に付着したクエン酸のラマン散乱によって、粒子間相互作用に伴う強い電場増強を確認することができた。

1.計算システムの開発昨年度に引き続き、有限差分時間領域法(FDTD法)による計算システムの開発を行った。昨年度の研究成果によりプラズマ共鳴現象の吸収断面積の計算において計算誤差が大きくなるという問題が確認されていたため、その解決を目指してモデル化の問題、離散化の問題、プログラム実装上の問題という観点から検討・確認を行い、いくつかについてはテストコードの開発なども行ったが解決されなかった。現在はこの問題は界面モードであるプラズモンの計算におけるより本質的な問題であると考えており、物理的な描像にもどり再考している。他の国内外の計算・理論の研究者とも意見交換した結果、現状がうまくいっていないということに関して認識を共有し、それぞれの手法で議論を深めることとした。2.試料系と測定系の開拓数値計算や理論解析との定量的な比較を行える試料、測定系の開発を行った。ラングミュアー-ブロジェット法を用いて、粒径40nm程度の金の微小球を2次元的に配列させることに成功した。この方法を用いると、粒子間相互作用のない低密度領域から、強い相互作用が見られる高密度領域まで任意の試料を簡便に作製することができる。また、単層かつランダムな2次元配列なため、定量的な光学測定およびその解析を行うことができる。その結果、低密度領域でのこの微小球の光学応答は、金のバルク誘電率を用いてミーの理論によって定量的に扱うことができることを確認した。また、高密度領域においては、粒子表面に付着したクエン酸のラマン散乱によって、粒子間相互作用に伴う強い電場増強を確認することができた。