金属微細構造作製技術とプラズモニクス応用

1. はじめに

光が金属に照射されると,金属中の伝導電子(負電荷)は光の電場を受けて運動し,分極が生じる。電子の分極もまた光の電場振動に応じて振動するため,一種の双極子放射とみなすことができる。光を再放射するため,金属はプラズマ周波数以下において高い反射率を示す。この金属表面をナノスケールにて周期凹凸構造化すると,凹凸周期の格子ベクトルによって光が回折する。

回折光の波数ベクトルが電子の分極振動の表面伝搬波数ベクトルと一致するとき,光エネルギーは電子振動エネルギーと共鳴的に結合し,表面プラズモンポラリトンとなる。表面プラズモンの波数は入射光の波数よりも大きく,その伝搬速度は遅い。その結果,金属表面近傍に著しく増強された光増強場を形成する。これまで,光増強場を利用した表面増強ラマン散乱やバイオセンサへの応用が数多く報告されている。

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