第1章 入門:伝播型表面プラズモンと局在型表面プラズモン 林真至
1 はじめに 1
2 金属の誘電関数(負の誘電率とは?) 1
3 伝播型表面プラズモン 2
4 局在型表面プラズモン 6
5 電場増強効果 9
【合成と色材としての応用編】
第2章 金ナノ粒子のボトムアップ作製法 桑原穣 寺崎正
1 はじめに 15
2 還元試薬による金ナノ粒子作製法 15
2.1 クエン酸を利用した作製法 15
2.2 強い還元剤(NaBH4, NH2NH2)を利用した作製法 16
2.2.1 界面活性剤を保護剤とした作製法 16
2.2.2 含硫黄化合物を保護剤とした作製法 17
2.3 りん化合物を利用した作製法 17
2.4 アルコール還元による作製法 17
3 紫外線還元による金ナノ粒子作製法 18
4 超音波還元による金ナノ粒子作製法 18
5 最近のトピックス 18
5.1 銀ナノ粒子の形状制御 19
5.2 形状制御された銀ナノ粒子を鋳型とする金ナノ粒子の作製 20
5.3 金ナノ粒子の形状制御 20
第3章 金属ナノ粒子の粒径制御・二次元構造制御 寺西利治
1 はじめに 25
2 金属ナノ粒子の粒径制御 26
3 金属ナノ粒子の二次元構造制御 29
3.1 溶媒乾燥による自己組織化二次元超格子の形成 30
3.2 配位子間相互作用を利用した二次元超格子の形成 31
3.3 有機・無機テンプレートを利用した一次元・二次元超格子の形成 33
3.4 三次元超格子の形成 33
4 将来展望と謝辞 35
第4章 金ナノロッドの合成・特性と応用展開について 平田寛樹
1 金ナノロッドとは? 38
2 合成方法 39
3 電気化学的合成法 39
4 光合成法(化学還元+光照射) 41
5 化学還元法 42
6 金ナノロッド塗料化 44
7 金ナノロッドフィルム特性 44
8 導電性 46
9 まとめ 46
10 おわりに 46
第5章 色材分野における金属ナノ粒子の最近の開発動向 石橋秀夫
1 はじめに 48
2 金ナノ粒子の発色のメカニズム 49
3 金属ナノ粒子の調製法 51
4 金ナノ粒子の高耐熱性赤色着色剤としての応用 51
5 金,銀ナノ粒子の塗料用着色材料としての応用 53
6 複合金属ナノ粒子の開発による色域の拡大 55
7 複合金属ナノ粒子による高意匠の発現(リクルゴス酒杯の意匠の再現) 57
8 おわりに 58
【金属ナノ構造の設計と応用編】
第6章 金ナノ構造電極の設計と光電変換への応用 秋山毅 山田淳
1 はじめに 63
2 表面プラズモンを用いた色素励起と光電変換 64
3 三次元金ナノ構造を用いた光電変換と表面プラズモンの効果 65
4 おわりに 73
第7章 金属-半導体ナノ複合材料とプラズモン光電気化学 立間徹
1 はじめに 75
2 プラズモン誘起電荷分離 75
3 金属-半導体ナノ複合材料の作製 77
4 光電変換への応用 78
5 光触媒への応用 79
6 パターニングへの応用 80
7 マルチカラーフォトクロミズムへの応用 81
8 光電気化学アクチュエータ/光変形材料への応用 82
9 おわりに 84
第8章 固体表面における金属2次元配列微小構造制御と局所場情報取得 沢井良尚 加賀祐介 村越敬
1 はじめに 86
2 金属薄膜の溶液内非接触光・電場変形による光学特性変化と局所分子情報取得 87
3 二次元規則配列金属微粒子構造の作製と多点同時分子分光情報取得の試み 92
3.1 二次元規則配列金属微粒子構造の作製 92
3.2 二次元規則配列金属微粒子構造におけるSERS応答 94
4 分子配向制御可能な単一SERS活性サイトの位置選択的形成 97
5 おわりに 100
第9章 電子ビームリソグラフィを用いる金属ナノ規則構造の設計・作製とその光学特性 上野貢生 三沢弘明
1 はじめに 103
2 電子ビームリソグラフィによる金属ナノ構造体の作製 104
3 金属ナノ構造の電子顕微鏡観察による評価 105
4 微細加工により作製した金属ナノ構造体の光学特性 107
5 おわりに 111
【ナノ粒子の光・電子特性編】
第10章 単一金属ナノ粒子の光散乱特性:数値計算による実験の評価 田丸博晴
1 はじめに 115
2 レイリー散乱とミー散乱 116
3 数値計算との比較に基づくサイズ効果を含んだ近似式 118
4 プラズマ共鳴現象の数値計算 122
5 実験との比較 125
6 おわりに 126
第11章 金属ナノ構造におけるプラズモン波動関数の近接場イメージング 岡本裕巳
1 プラズモンの光学的イメージング 128
2 近接場光学顕微鏡 128
3 金属ナノ微粒子のプラズモンモードのイメージング 130
3.1 近接場透過イメージング 131
3.2 近接場二光子励起イメージング 133
4 金属ナノ微粒子集合体における電場の空間分布 136
5 おわりに 139
第12章 単一金ナノ粒子の光散乱スペクトル 朝日剛 宇和田貴之
1 はじめに 141
2 金コロイド溶液の吸収と散乱スペクトル 142
3 単一金ナノ粒子の光散乱スペクトル 145
3.1 単一ナノ粒子顕微光散乱分光 145
3.2 サイズ依存性 145
3.3 ナノ粒子の局所環境,表面吸着効果 147
3.4 単一ナノ粒子分光・形状測定 147
4 おわりに 149
【センシング応用技術編】
第13章 単一分子感度ラマン分光法の基礎 二又政之 丸山芳弘 石川満
1 はじめに 153
2 単一分子感度ラマンのための接合部の重要性 155
2.1 Blinkingとそのオリジン 156
2.2 弾性散乱に現れる単一分子吸着の証拠 166
2.3 特異的な発光スペクトル 171
3 単一分子金属ナノ構造形成 173
4 今後の展望 174
第14章 単一分子感度ラマン分光技術のデバイス化及び生体分子分析への応用 石川満 二又政之
1 はじめに 177
2 金属ナノ構造形成法 179
2.1 ナノ粒子リソグラフィ(Nanosphere Lithography, NSL)法 179
2.2 電子ビームリソグラフィ法 182
2.3 その他の方法 183
3 応用 190
3.1 NSL, NSOL 190
3.2 その他の金属ナノ構造の利用 192
4 まとめと今後の展望 197
4.1 巨大増強メカニズムの解明と金属ナノ構造形成 197
4.2 バイオ系への適用 197
第15章 金ナノロッドのフォトニクス 新留康郎 200
第16章 表面プラズモン共鳴近赤外分光センシング 池羽田晶文 尾崎幸洋
1 はじめに 214
2 近赤外分光法 214
3 表面プラズモン共鳴近赤外分光法 215
4 表面プラズモン共鳴の屈折率応答と吸収応答 216
5 金ナノ薄膜と近赤外吸収応答 216
6 従来のNIRスペクトルとの比較 219
7 局在表面プラズモンとSPR-NIR分光法 220
8 おわりに 222
第17章 表面増強赤外分光 大沢雅俊
1 はじめに 224
2 SEIRAの特徴と増強機構 224
3 実験方法 228
4 SEIRASの応用 229
4.1 電極界面の水分子の挙動 230
4.2 Pt電極表面におけるメタノールとギ酸の電解酸化 231
4.3 表面反応の時間分解測定 232
4.4 その他の応用 233
5 おわりに 234
【バイオセンシング応用技術編】
第18章 バイオセンシングのためのナノスペースプラズモン増強蛍光分析 石田昭人 藤井亜矢子
1 はじめに 239
2 プラズモン電場と光応答性分子の相互作用 240
2.1 ポルフィリンSAMの表面プラズモン増強励起 241
2.1.1 伝播性表面プラズモンによる励起 241
2.1.2 局在表面プラズモンによる励起 244
2.2 プラズモン励起のボトルネック 244
3 金属ナノ構造体に局在した表面プラズモン電場による蛍光励起とその応用 245
3.1 ナノアイランド 246
3.2 マイクロ・ナノプリズムアレイ 246
3.3 ナノウェル 247
3.3.1 蛍光消光抑止戦略としてのナノウェル 247
3.3.2 ナノスペース蛍光分析の実証 248
4 おわりに 249
第19章 金ナノ粒子を用いるDNAバイオセンシング 佐藤保信 細川和生 前田瑞夫
1 はじめに 251
2 金ナノ粒子とバイオロジーの接点 251
3 SNPs解析の現状 252
4 DNA担持金ナノ粒子「架橋型凝集反応」 253
5 DNA担持金ナノ粒子「非架橋型凝集反応」 254
6 金ナノ粒子と表面プラズモン共鳴バイオセンサー 257
7 おわりに 259
第20章 表面プラズモン共鳴(SPR)センサとセンシングナノ構造 河済博文
1 SPRセンサの原理と測定方法 261
1.1 SPRとは 261
1.2 測定方法 262
2 バイオセンシングへの応用 264
2.1 生体分子認識メカニズムの導入 264
2.2 高感度化 265
3 センシングナノ構造の構築 266
3.1 パターニング 266
3.2 局在表面プラズモンとの結合 268
第21章 プラズモンバイオチップ 遠藤達郎 民谷栄一
1 はじめに 271
2 プラズモンバイオチップの作製および諸特性 272
3 プラズモンバイオチップによる非標識生体分子相互作用の検出 277
3.1 抗原・抗体反応の非標識検出および定量 277
3.2 プラズモンバイオチップを用いたDNAの非標識検出および定量 283
4 おわりに 288
【光学的応用編】
第22章 プラズモニック結晶と応用 岡本隆之
1 はじめに 293
2 プラズモニック結晶 293
3 プラズモニック結晶における放射制御 295
3.1 単一界面の場合 295
3.2 金属薄膜の場合 296
4 共鳴透過 298
5 深い格子によるバンドの平坦化 299
6 プラズモニック結晶による蛍光増強 300
7 プラズモニック結晶の有機ELへの応用 301
8 おわりに 303
第23章 表面プラズモンと2次の非線形光学効果 梶川浩太郎
1 はじめに 305
2 非線形光学効果と電気光学効果 305
3 表面プラズモンによる電場増強 306
4 SPR増強光第2高調波発生 309
4.1 電場増強度とSH光強度 309
4.2 伝播型SPR増強SHG 310
4.3 LPR増強SHG 311
5 SPR増強EO効果 312
6 おわりに 313
第24章 プラズモニック導波路 高原淳一
1 はじめに 314
2 プラズモニック導波路の構造 314
2.1 基本構造と光閉じ込めの原理 314
2.2 2次元光波伝送路 315
2.2.1 負誘電体表面 315
2.2.2 負誘電体薄膜(負誘電体コア平板導波路) 316
2.2.3 負誘電体ギャップ(負誘電体クラッド平板導波路) 317
2.3 1次元光波伝送路 318
2.3.1 円柱型負誘電体導波路(負誘電体ロッド) 318
2.3.2 チャネル型およびエッジ型負誘電体導波路 319
2.4 0次元光波伝送路 319
3 結合器と光源 320
4 応用 321
4.1 負誘電体材料と周波数特性 321
4.2 伝送距離 321
4.3 ナノ光デバイスへの応用 322
5 おわりに 323
第25章 プラズモンナノ材料とプラズモニクス 福井万寿夫
1 はじめに 325
2 センサー 326
2.1 全反射減衰(ATR)型 326
2.2 光ファイバ型 327
2.3 ラマン散乱型 328
3 導波路 329
3.1 ストライプ型 329
3.2 細線型 330
3.3 溝型 331
3.4 楔型 331
3.5 ギャップ型 332
3.6 配列金属微粒子型 334
4 光デバイス 335
4.1 SP励起デバイス 335
4.2 エネルギー増大デバイス 335
4.3 光情報処理デバイス 336
4.4 その他 338
5 展望 338