プラズモニクスグループ
先端フォトニクス材料ユニット(印刷用)

研究分野

プラズモニクス

 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。

 また、周期的な金属ナノ構造からなるプラズモニック結晶を用いると、大面積で光を操作することが可能になります。とくに光の位相を操作する自由度が大きいことから、負の値から正の大きな値まで様々な屈折率を持つ媒体として働くプラズモニック結晶を作り出すことができます。対象とする光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光学応答を示す人工物質はメタマテリアルとも呼ばれ、近年、注目を集めています。

 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きました。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。

 これからは、これまで開発してきたプラズモンナノ共振器を周期的に配列したメタマテリアルなど、私達の数値計算・微細加工・光学特性評価技術を生かしたメタマテリアル、プラズモニック結晶を創製し、世界でも独自のプラズモニクス研究を展開することを目指します。