独立行政法人物質材料研究機構量子ドットセンタープラズモニクスグループ

金属、特に銀や金、の表面には、表面プラズモン（表面プラズモンポラリトンとも言う）と呼ばれる、電磁波と自由電子プラズマが結合した波が存在します。プラズモニクスとは、適切に設計・作製された金属ナノ構造により表面プラズモンをうまく制御して、ナノ回路に光を伝搬させたり、波長よりもはるかに小さな空間に光を閉じ込めたりする技術です。

私達は、独自のプラズモンナノ共振器について、作製方法の開発や様々な機能の検証、その応用の検討を進めています。これまでに、金に挟まれた厚さ数ナノメートルの誘電体膜を削り出して作ったナノ共振器で、可視光をＸ線レベルの短い波長に圧縮して閉じ込められることを実証しました。また、プラズモンナノ共振器が、吸収、ラマン散乱、熱放射など、様々な光学過程を増強する働きを持つことを示して来ました。ラマン散乱の増強効果は、蛍光標識を必要としない生体分子の高感度検出に利用できると期待されます。熱放射増強効果は、二酸化炭素などの環境計測に必要な、特定の波長の赤外光だけを放射する熱放射光源の実現に利用できます。

　また、プラズモン共振器を組み合わせると、メタマテリアルが実現できます。メタマテリアルとは、対象とする電磁波の波長よりも十分小さな構造により、自然界には存在し得ない電磁応答を示す人工物質です。マイクロ波領域のメタマテリアルは研究が進んでいますが、光領域のメタマテリアルは、最新の微細加工技術を持ってしても作製が困難だとされています。けれども、私達は光の波長よりもずっと小さなプラズモンナノ共振器について既に長年の経験を積んでいます。これまでに開発してきた共振器をメタマテリアルの要素構造（メタ原子）として利用すれば、世界でも独自のメタマテリアル研究が展開できると期待しています。