電場増強ナノ構造体のフェムト秒近赤外分光と量子ドットとの相互作用に関する研究

电场增强纳米结构的飞秒近红外光谱及其与量子点相互作用的研究

• 批准号: 20043033
• 负责人: 玉井 尚登
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kwansei Gakuin 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-20043033/
• 关键词: 貴金属ナノ構造体; コヒーレント音響フォノン; 半導体量子ドット; 金ナノロッド; フェムト秒近赤外分光; 過渡吸収; Gans理論

近年, 貴金属ナノ微粒子のエネルギー緩和の際に, コヒーレント音響フォノンが観測されることがEl-SayedらやHartlandらによって報告されているが, 近赤外領域における研究は皆無に等しい。本研究では, フェムト秒近赤外分光法を用いて, プラズモンの熱緩和やコヒーレント音響フォノンの構造依存性や緩和のメカニズムを明らかにする事を目的として研究を行った。さらに, プラズモンと半導体量子ドットの相互作用を明らかにするために, その基礎となる半導体量子ドットの光物性の解析も行った。試料には, 電子ビームリソグラフィーで作製した金ナノ構造体(北大・三澤教授), テンプレート法で作製した銀ナノ構造体, および種々のアスペクト比を持った金ナノロッドを用いた。広帯域フェムト秒過渡吸収分光法およびAFM-高感度顕微分光法も用いて, 過渡吸収スペクトルと2光子発光ダイナミクスを解析した。その結果, 金ナノロッドのフェムト秒近赤外過渡吸収分光法からは, アスペクト比に依存したコヒーレント音響フォノンが観測されることを見いだし, 過渡吸収スペクトルもダイナミクスに対応し周期的に振動している事を見いだした。Gans理論を用いたスペクトル解析から, ナノロッドが±2%程度extensional modeによって伸び縮みしていること, 及びナノロッドのヤング率のサイズ・大きさ依存性をはじめて明らかにした。さらに, 近赤外域に吸収を持つ金ナノプレート(150nm角)のダイナミクスも解析し, コヒーレント音響フォノンと周期的なスペクトルシフト(〜80ps)を見いだした。プラズモン同士が9nmのギャップでカップリングした系においても, 孤立系と同程度の振動周期を持っコヒーレント音響フォノンが観測され, プラズモンカップリングが音響フォノンには殆ど影響を与えないことを実験的に明らかにした。更に, CdTe量子ドットの分光特性に関しても解析を行った。

近年来，El-Sayed等人和Hartland等人报道了贵金属纳米粒子能量弛豫过程中观察到相干声声子，但在近红外区域几乎没有研究。在这项研究中，我们使用飞秒近红外光谱来阐明等离子体激元的热弛豫、相干声声子的结构依赖性以及弛豫机制。此外，为了阐明等离子体激元和半导体量子点之间的相互作用，我们分析了半导体量子点的光学特性，这是相互作用的基础。使用的样品是通过电子束光刻（北海道大学三泽教授）制造的金纳米结构、通过模板法制造的银纳米结构以及具有各种长宽比的金纳米棒。宽带飞秒瞬态吸收光谱和AFM高灵敏度显微光谱也被用来分析瞬态吸收光谱和双光子发射动力学。结果，我们发现金纳米棒的飞秒近红外瞬态吸收光谱观察到依赖于纵横比的相干声子，并且瞬态吸收光谱也响应于动力学而周期性振荡。通过甘斯理论的光谱分析，我们首次揭示了纳米棒以约±2%的拉伸模式膨胀和收缩，并且纳米棒的杨氏模量取决于尺寸。此外，我们分析了在近红外区域吸收的金纳米板（150 nm 方形）的动力学，发现了相干声子和周期性光谱位移（~80 ps）。即使在等离子体激元以 9 nm 间隙耦合的系统中，也可以观察到振动周期与孤立系统相当的相干声声子，并且实验证明等离子体激元耦合对声声子 I 几乎没有影响。成功了。此外，我们还分析了 CdTe 量子点的光谱特性。

项目成果

貴金属ナノ物質の超高速時間分解レーザー分光

贵金属纳米材料的超快时间分辨激光光谱

• 发表时间: 2009
• 作者: Tsuji;T ; Nakanishi;M ; Tsuji;M ; Yahiro;T ; Doi;T ; Yamaki;J;Seiichi Furumi;辻剛志 ; 大園正吾 ; 水城健志 ; 辻正治;水城健志 ; 辻剛志 ; 仲西正孝 ; 辻正治 ; 土井貴之 ; 山木準一;辻剛志 ; 大園正吾 ; 水城健志 ; 辻正治;辻剛志;大園正吾 ; 辻剛志 ; 辻正治;辻剛志 ; 仲西正孝 ; 辻正治 ; 土井貴之 ; 山木準一;Zhifei Dai;Abhijit Mandal;T. Sanjoy Singh;Yoichi Kobayashi;波内俊文;吉井慎弥;河津佳成;玉井尚登
• 通讯作者: 玉井尚登

Nonlinear Optical Properties and Single Particle Spectroscopy of CdTe Quantum Dots

CdTe 量子点的非线性光学性质和单粒子光谱

• 发表时间: 2008
• 期刊: Photochemistry 39
• 作者: 不動寺浩;澤田勉;S. Hashimoto;Seiichi Furumi;S. Hashimoto;D. Werner;橋本修一;Zhifei Dai;Abhijit Mandal;T. Sanjoy Singh;Yoichi Kobayashi
• 通讯作者: Yoichi Kobayashi

CdSe半導体量子ドットとAg薄膜プラズモンの相互作用に関する研究

CdSe半导体量子点与Ag薄膜等离子体激元相互作用研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Tsuji;T ; Nakanishi;M ; Tsuji;M ; Yahiro;T ; Doi;T ; Yamaki;J;Seiichi Furumi;辻剛志 ; 大園正吾 ; 水城健志 ; 辻正治;水城健志 ; 辻剛志 ; 仲西正孝 ; 辻正治 ; 土井貴之 ; 山木準一;辻剛志 ; 大園正吾 ; 水城健志 ; 辻正治;辻剛志;大園正吾 ; 辻剛志 ; 辻正治;辻剛志 ; 仲西正孝 ; 辻正治 ; 土井貴之 ; 山木準一;Zhifei Dai;Abhijit Mandal;T. Sanjoy Singh;Yoichi Kobayashi;波内俊文;吉井慎弥;河津佳成;玉井尚登;玉井尚登;吉井慎弥;波内俊文
• 通讯作者: 波内俊文

貴金属ナノ構造体のプラズモンダイナミクス

贵金属纳米结构的等离子体激元动力学

• 发表时间: 2008
• 作者: 不動寺浩;澤田勉;S. Hashimoto;Seiichi Furumi;S. Hashimoto;D. Werner;橋本修一;Zhifei Dai;Abhijit Mandal;T. Sanjoy Singh;Yoichi Kobayashi;波内俊文;吉井慎弥;河津佳成;玉井尚登
• 通讯作者: 玉井尚登

Agとの相互作用によるCdSe量子ドットの発光波長域の拡大

通过与Ag相互作用扩大CdSe量子点的发射波长范围

• 发表时间: 2009
• 作者: 不動寺浩;澤田勉;S. Hashimoto;Seiichi Furumi;S. Hashimoto;D. Werner;橋本修一;Zhifei Dai;Abhijit Mandal;T. Sanjoy Singh;Yoichi Kobayashi;波内俊文
• 通讯作者: 波内俊文