金属ナノロッド局在プラズモン増強による光アシスト加工法

利用金属纳米棒局域等离激元增强的光辅助加工方法

基本信息

批准号：
21656042
负责人：
加藤純一
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656042/
关键词：
金属ナノロッド光アシスト加工局在プラズモン光化学反応

项目摘要

本研究では、近年様々な手法で化学合成が可能となったナノ素材を加工のためのツールとして用いることで、新しいナノ加工・アッセンブル法の確立を目指している。その中で、金・銀などのナノロッド・ワイヤをその長軸に沿った偏光により光励起した際にそのロッド両端に生じる強い増強電場を利用した光化学加工法の原理の実現可能性の検証を目的としてきた。昨年度に引き続き、本年度も加工ツールである金ナノロッド・ワイヤを用いた増強電場による微細加工のための電場分布の把握、ナノワイヤの位置・姿勢制御・支持手法の開発と光励起法の実験的検討を行った。今年度は、金ナノロッドに加え、長さ数μm直径100nmの金ナノワイヤについて、これを色素をドープしたフォトレジスト薄膜をコートした基板上に分散し、532nmの光照射を行った際の微粒子周辺の増強電場の状態を蛍光強度分布により顕微観測し、励起光のスポット位置とナノワイヤの両先端部での電場による光電場増強と照射光の偏光方向との関係の把握を行った。この増強電場による光アシスト加工の基本原理の確認を目指し、ナノワイヤのラジアル偏光ビームによる光トラッピングを援用したハンドリングを試みた。しかし現状では安定したナノワイヤの姿勢制御とその固定を行うことに成功しておらず、固定端での増強電場を利用した光化学加工実験の実現に至っていない。加工液中でのブラウン運動等に対して、トラップビーム強度が充分でない可能性がある。現在、ガラス基板表面に収束イオンビーム加工により近接した金属突起を作成し、そこに生じる局在プラズモンにより金属ナノワイヤの位置をクリップする方法を試している。この方法により金属ナノワイヤ先端部を、所望の位置に固定することができれば、ワイヤ他端または中央部に励起ビームを照射し、固定端部に伝播した増強電場による光アシスト加工の効率等を見積もることが可能になるものと期待している。

在这项研究中，我们的目标是利用最近可以使用各种方法进行化学合成的纳米材料作为加工工具，建立新的纳米加工和组装方法。其中，我们的目的是验证光化学处理方法原理的可行性，该方法利用纳米棒和金银线在受到沿其长轴的偏振光激发时在两端产生的强电场。继去年之后，今年我们将继续了解以金纳米棒和线为加工工具的增强电场微加工的电场分布，开发控制和支撑纳米线位置和姿态的方法，并对光激发方法进行实验研究塔。今年，除了金纳米棒之外，我们还将研究长度为几微米、直径为100纳米的金纳米线，它们分散在涂有掺杂染料的光刻胶薄膜的基板上的增强状态。利用荧光强度分布对电场进行显微镜观察，了解激发光的光点位置、纳米线两端电场增强的光电场以及照射光的偏振方向之间的关系。为了确认使用这种增强电场的光学辅助处理的基本原理，我们尝试使用径向偏振纳米线束进行光学捕获处理。然而，目前我们还没有成功地稳定控制纳米线姿态并将其固定，也未能实现利用固定端增强电场的光化学加工实验。俘获光束强度可能不足以支持加工液中的布朗运动。我们目前正在试验一种方法，通过聚焦离子束处理在靠近玻璃基板表面的位置产生金属突起，并使用突起上产生的局域等离激元来修剪金属纳米线的位置。如果使用这种方法可以将金属纳米线的尖端固定在所需的位置，则可以用激发光束照射金属纳米线的另一端或中心，并估计由于增强的电场而导致的光学辅助加工的效率我希望这将成为可能。