金属ランダムフォトニックナノ構造の創製と光マニピュレーション

金属随机光子纳米结构的创建和光学操纵

基本信息

批准号：
08F08402
负责人：
田中勝久
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

光の波長程度またはそれ以下の大きさを持つ粒子がランダムに分散した系に光が入射すると、光は多重散乱により媒質内で干渉し、色素のような発光を示す分子が系に含まれる場合、その発光強度は増幅され、レーザー発振に至る。従来、このようなランダムレーザーの散乱体としてTiO_2やSiO_2などの誘電体微粒子が知られていたが、2008年に研究代表者は金属微粒子(Ag)を散乱体として使用し、ランダムレーザー発振を報告した。金属微粒子は誘電体微粒子よりも散乱強度が強く、表面プラズモンの効果により発光が強くなるため、ランダムレーザーへの応用において有効である。近年、微粒子に他の物質をコーティングしたコアシェル型微粒子の研究も行われており、新しい物性の発現が期待されている。本研究では、Ag微粒子を様々な厚さのSiO_2でコーティングしたコアシェル型微粒子(Ag@SiO_2)を作製し、それらをローダミン6Gのエタノール溶液に分散させて、シェルの厚さの違いによるランダムレーザーの発振特性の違いを調べた。Nd^<3+>:YAGレーザー(2倍波:532nm)を励起光として発光スペクトルを測定したところ、Ag@SiO_2コアシェル型微粒子はAg微粒子に比べて強い発光を示した。ランダムレーザー発振に関しては、シェルが厚くするにつれてレーザー発振の閾値は低下し、シェルの厚さが約2nmのときに最小となった。シェルの厚さがさらに増加するとレーザー発振の閾値は増加した。この現象に対する説明として、シェルが厚くなるにつれて色素から微粒子へのエネルギーの移動が起こりにくくなり発光が強くなる一方、シェルが厚くなりすぎると表面プラズモンによる電場増強が弱くなり、色素の励起効率が低下することが考えられる。本研究の実験結果は表面プラズモンを利用して光の誘導放出が制御できることを示唆しており、光制御技術の新しい展開が期待される。

当在随机分布的系统中有光或较低尺寸的粒子时，由于多个散射而在培养基中干扰，并包含表明光像颜料一样发光的分子，其光发射强度被放大，引导了。进行激光振荡。以前，介电细颗粒（例如TIO_2和SIO_2）被称为随机激光，但在2008年，研究代表使用了金属细颗粒（AG）报告随机激光振荡。金属细颗粒比电介质细颗粒更散射，并且有效地应用于随机激光器，因为由于表面等离子体的影响，发光更强。近年来，已经进行了对细颗粒上其他物质涂上其他物质的核心壳型细颗粒的研究，并希望进行新的物理特性。在这项研究中，Ag细颗粒是用带有各种厚度的SIO_2的核心壳型细颗粒（AG@sio_2）产生的，它们分布在6g的Rodamine乙醇溶液中，并且由于差异的随机激光器而成的随机激光在壳的厚度中，检查了振荡特性的差异。 ND^<3+>：当将YAG激光器（双波：532nm）测量为令人兴奋的光线时，与Ag细颗粒相比，AG@Sio_2核心壳体类型细颗粒显示出更强的光。关于随机激光振荡，随着壳的变厚，激光振荡阈值降低，当壳约2 nm时，壳厚度最小。随着壳的厚度进一步增加，激光振荡的阈值增加。作为对此现象的解释，随着壳的变厚，从色素到细颗粒的能量运动不太可能被转移，光发射会变得更强，但是如果壳变得太厚，则电场通过增强电场，从而通过表面等离子体将减弱，色素会降低色素的效率。这项研究的实验结果表明，可以使用表面等离子体来控制光的诱导释放，并且可以预期希望光学控制技术的新开发。