表面プラズモン・導波光の近接場と二次元コロイド単層膜の相互作用

本年度の目的として、(i)BK-7プリズム/二次元コロイド単層膜/空気構造に対してのATR信号を得る。(ii)コロイド単層膜の中をスラブ導波路のTM型導波光のような光モードが伝搬しているのかを確認し、TE偏光入射に対してはそのようなモードがなぜ伝搬しないのかを明かにする、(iii)有限差分時間領域(FDTD)法により単球および配列球とエバネセント光の相互作用の数値解析を行う、(iv)色々な材料から成る大面積のコロイド単層膜の作製を目指す、ことを目的とした。それぞれの目的について以下に示す研究成果が得られた。(i)および(ii):ATR配置での二次元コロイド単層膜(2μm径および5μm径)とエバネセント光の相互作用の観測を行った。角度スキャン実験の結果、(1)TM偏光、TE偏光入射の両者に対して、反射率に数々のディップが生じる配列方向があることが判明した。このディップは、(iii)の理論解析の結果、隣接球の接触点を通して伝搬する導波モード発生に由来する事が判明し、(2)反射率にディップが殆ど生じない配列方向があることが分かった。一方、波長スキャン実験の結果、(3)ATRスペクトルは、球の配列方向や入射光の偏光方向に依存すること、(4)ATRスペクトルの特性は、(iii)の理論解析によって得られる単球に対する結果と基本的に同じであることが分かった。(iii):3次元FDTD法により、ATR配置におけるエバネセント光と球の相互作用を解明するための解析手法が確立できた。(iv):試料作製技術の改善を行い、昨年度と比べ2μm球径に対し4倍、5μm球径に対し2.5倍の面積にわたって秩序ある二次元コロイド単層膜ができるようになった。

本年度の目的として、(i)BK-7プリズム/二次元コロイド単層膜/空気構造に対してのATR信号を得る。(ii)コロイド単層膜の中をスラブ導波路のTM型導波光のような光モードが伝搬しているのかを確認し、TE偏光入射に対してはそのようなモードがなぜ伝搬しないのかを明かにする、(iii)有限差分時間領域(FDTD)法により単球および配列球とエバネセント光の相互作用の数値解析を行う、(iv)色々な材料から成る大面積のコロイド単層膜の作製を目指す、ことを目的とした。それぞれの目的について以下に示す研究成果が得られた。(i)および(ii):ATR配置での二次元コロイド単層膜(2μm径および5μm径)とエバネセント光の相互作用の観測を行った。角度スキャン実験の結果、(1)TM偏光、TE偏光入射の両者に対して、反射率に数々のディップが生じる配列方向があることが判明した。このディップは、(iii)の理論解析の結果、隣接球の接触点を通して伝搬する導波モード発生に由来する事が判明し、(2)反射率にディップが殆ど生じない配列方向があることが分かった。一方、波長スキャン実験の結果、(3)ATRスペクトルは、球の配列方向や入射光の偏光方向に依存すること、(4)ATRスペクトルの特性は、(iii)の理論解析によって得られる単球に対する結果と基本的に同じであることが分かった。(iii):3次元FDTD法により、ATR配置におけるエバネセント光と球の相互作用を解明するための解析手法が確立できた。(iv):試料作製技術の改善を行い、昨年度と比べ2μm球径に対し4倍、5μm球径に対し2.5倍の面積にわたって秩序ある二次元コロイド単層膜ができるようになった。