プラズモニックアンテナ構造による微小物体ハンドリング―第4報：銀ナノディスクアレイを用いたトラップ方位制御の確認

摘要

本研究ではナノ·マイクロ素材を狙った位置に必要な姿勢で固定し，ハンドリングするため，貴金属のナノ構造に光励起される局在表面プラズモン(localized Surface Plasmon Polariton: LSPP)電場の勾配力を利用し，微小物体の位置·姿勢制御を行うハンドリング法を提案している(Plasmon Clippingと呼ぶ)．前報ではFig.1に示すような銀ディスクアレイが励起光の偏光方向に平行に並hでいる時(Fig.1ではy軸方向に偏光)，銀ディスク間のギャップに増強電場が生じることで銀ディスクアレイに沿って微小物体を捕捉できると考え検証実験を行った．検証は90度向きの異なる2方向に直径410，440，470nmの銀ディスクアレイを作製し，一方に平行な偏光を持つ励起光を照射した．検証実験の結果をFig.2に示す．Eが偏光方向を表し，白丸で示しているように黄色の直線部分には銀ディスクアレイが加工されている．また黒色部は銀薄膜であり，赤又は青で示される部分が捕捉対象のポリスチレンラテックス球(直径約500nm)が10秒間停留した位置を示す．結果は予想に反して偏光方向に垂直なドットアレイにも捕捉されていることが確認された．この原因としては，Fig.2からわかるように銀ディスクアレイ同士の間に銀薄膜を残していたため，これらのギャップで増強電場が生じ，捕捉されたと考えている．本報では，FIB（Focused Ion Beam）装置の変更により銀ディスクアレイのギャップ幅をより狭く加工できるようになったことから，ギャップ幅が増強電場や共鳴波長に与える影響も検討し，その上で銀ディスクアレイ同士の間の銀薄膜を除去した金属構造を新たに作成，再度検証実験を行った結果を報告する．