アクセシブル増強磁場を有する高屈折率誘電体メタサーフェスの開発と光化学反応場応用

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本研究はアクセシブルな磁場増強を有するメタサーフェスの開発とそれを光化学反応プラットホームとして応用することを目的としている。今年度は以下にのことに取り組み結果を得た。(1)FDTDシミュレーションによる構造設計：シリカ基板上にシリコンナノディスクが配列している構造について、アクセスできる磁場増強場が最大となるように最適化を行った。このシミュレーションにより高さに対し直径が大きいときに発現するトロイダル双極子モードを用いることで磁場増強場を最大化できることを見出した。また、配列構造による隣り合うナノアンテナとのモードのカップリングによって更に大きな磁場増強が得られることを明らかにした。(2)誘電体メタサーフェスの作製：シミュレーションをもとに実際に構造を作製し、ナノスフィアリソグラフィを用いることでシリコンを用いたメタサーフェスを作製した。作製したメタサーフェスがトロイダル双極子共鳴を有することを実験とシミュレーションで得られた透過スペクトルより明らかにした。(3)メタサーフェス、光増感剤複合構造の作製：実際に光化学反応プラットホームとしての応用を目指し上記作製したメタサーフェスと光増感剤の複合構造の作製プロセスの開発を行った。メタサーフェスに直接光増感剤を修飾することによって、他の分子へのエネルギー移動を妨げない構造としている。吸光度測定及び発光測定から、そのプロセスによって複合体が作製できていることを明らかにした。