プラズモニックブラツゲ型導波路構造による選択的蛍光増強－第1報：基本構造と導波路間隔の影響

摘要

本研究では，微量物質の検出·同定を行うセンサの開発を目的とし，貴金属ナノギャップ間で生じる局在プラズモンによる入射光電場の増強とそれにより励起される蛍光やラマン（Raman）散乱などの光学現象の増強の両者を，周波数選択的に制御·増幅する金属ナノ構造を提案する．これは周期的に金属ギャップアンテナを配列した導波路構造であり，ギャップ間に置かれた媒質の蛍光などの特定周波数成分のみを強く増幅·導波する．数値解析により提案構造を最適化し，その導波路構造の作成を行い，まずは蛍光の周波数選択的増幅を可能とするデバイスを実現する．この原理を利用し，生化学的な特定の反応の検出，対象分子の特定をターゲットとした高感度光センサの開発を目指す．本報告では，そのために考案した基本構造の提案，およびその数値的な解析結果の一例を示すとともに，こうした導波路構造を効率的に励起するための導波路アレイのピッチの制御の可能性について，デバイス試作を通じて考察を行った．