プラズモン増強効果を示す量子ドット分散微小球のゾル－ゲル法を駆使した作製と評価

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金ナノ粒子を各種の厚みのガラス層でコートし、さらにその表面に量子ドットを付着させた球形試料（直径数十ナノメートル）の分散液を作製した。元の発光効率を保ち、安定に分散させるために工夫が必要であった。この試料のスペクトル測定、三次元像を含む電顕観察、数値解析、FDTD (Finite-Difference Time-Domain、時間領域差分) 法によるプラズモンによる電場増強度計算を進めた。相互作用を説明するためのエネルギー状態図（ヤブロンスキーダイアグラム）で、金ナノ粒子がないときの量子ドットのパラメータ（電場強度、吸収断面積、輻射遷移速度、無輻射遷移速度）および金ナノ粒子が加わったときのこれらパラメータの増分（合計８個）を用いて実験結果を解析した。蛍光の発光効率、吸光度、蛍光寿命、金ナノ粒子への量子ドットの付着数、ガラス層の厚みなどが、これらパラメータを決める実験データとなる。蛍光増強が最大になる条件を得るためには、金ナノ粒子の粒径、励起波長などの実験の条件を用いてさらにFDTD計算を行って電場強度の増分をガラス層の厚みの関数として求める必要がある。しかし、今回用いた金ナノ粒子直径（20 nm程度）では光吸収のみとなって電場強度の増分がないことになった。一方で文献調査から、今回のような球形ではなく平面状試料（金ナノ粒子と量子ドットを一定間隔をおいて敷き詰めた構造）で、今回の実験と類似の条件（金ナノ粒子サイズ、励起波長等）において同等の間隔（10nm強）で最高の蛍光増強（2倍程度）が確認されている。このため、計算方法についてさらに検討を進めた。また、結果を学会で発表し、類似構造の粒子の増強実験を行っている研究者と議論した。