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受賞

「ナノギャップ金構造による増強ラマン効果」


生命人間情報科学専攻 生体機能工学講座
バイオフォトニクス研究室 博士後期課程 3年
横田 幸恵


金属ナノ構造は光と相互作用し、局在プラズモン共鳴により金属表面に電場増強が誘起されることが知られている。特に金属ナノ構造同士が数ナノメートルで近接した場合に、構造間隙に高い電場増強が誘起され、間隙に存在する分子からのラマン散乱光強度が著しく増大する現象が知られている。この現象を利用し、高感度な化学センサーやバイオセンサーへの応用が期待されているが、増強効果の定量的な見解は未だ示されていない。そこで、本研究では半導体微細加工技術を用いて高精度に構造を作製し、ナノギャップ金構造が示すSERS効果について定量的な解釈を行うことを目的とした。

本研究結果から、単純にナノギャップを形成することがSERS強度を著しく増大させるのではなく、ナノギャップの形成、及びプラズモン共鳴バンドとレーザー波長、或いはラマンモードの波長との相関が増強機構に大きく影響することを実験的に明らかにすることに成功した。


図1
図1: ナノギャップ金構造の電子顕微鏡像

図2
図2: ナノギャップ金構造のSERS強度(pyridine 1022 cm-1)のナノギャップ幅依存性(挿入図は、ナノギャップ金構造の設計略図、矢印は偏光方向を示している)

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