RIES

Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

北海道大学
電子科学研究所

LAST UPDATE 2017/02/25

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    孫泉 Quan SUN
    助教 Assistant Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    北海道大学電子科学研究所
    Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

    グリーンナノテクノロジー研究センター
    Green Nanotechnology Research Center
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    超高速ナノフォトニクス
    プラズモニクス
    光電子顕微鏡
    フェムト秒レーザーマイクロ/ナノ加工
    Ultrafast nanophotonics
    Plasmonics
    Photoemission Electron Microscopy
    Femtosecond laser micro/nanofabrication
研究テーマ
Research Subject
プラズモニックナノ構造における近接場特性の探索
Exploring the near-field properties of plasmonic nanostructures

研究の背景 Background

金属ナノ微粒子は、局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示し、金属ナノ微粒子表面において局所的に高い光電場増強効果を示す。LSPRの物理やプラズモンによって誘起される種々の光学効果や現象を詳細に明らかにするために、近接場における実空間イメージングが極めて重要である。本研究で着目するフェムト秒レーザー励起の光電子顕微鏡(PEEM)は、空間分解能や時間分解能も高く金属ナノ構造の近接場の光学特性を明らかにする上で極めて有用な方法であると言える。

Metallic nanoparticles exhibit well-known localized surface plasmon resonance (LSPR) associated with the local field enhancement. The near-field properties of LSPRs are very important for better understanding the physics of LSPR and promoting the LSPR-assisted applications, but the access of the near field remains challenging. The recent development of nonlinear photoemission electron microscopy (PEEM) has been demonstrated as a promising approach to investigate the near-field properties of the LSPRs due its advantages in terms of high spatial and temporal resolution, contactless and real-time imaging without scanning, and etc.

研究の目標 Outcome

本研究では、複雑な設計のLSPRを示す金属ナノ構造の近接場特性(近接場スペクトルや近接場マッピングなど)を光電子顕微鏡計測により明らかにすることを目的とする。本研究では、さらにLSPRの位相緩和時間を追跡可能な時間分解光電子顕微鏡を構築し、異なるプラズモンのモードが異なる位相緩和時間であることを実験的に明らかにすることを目的とする。

The main purpose of this study is to apply PEEM in investigating the near-field properties, such as near-field spectra and near-field mapping, of complex coupled plasmonic systems (e.g., nanochains, dolmen, heptamer, stacked nanostructures). We also aim to develop a time-resolved PEEM system to study the dynamics (dephasing) of the LSPRs, and we expect to resolve the plasmon modes with different LSPR wavelengths and/or dephasing times by the time-resolved PEEM measurements.

研究図Research Figure

Fig.1. Near-field spectrum (i.e., the photoemission (PE) intensity vs. the wavelength) and mapping of a gold dolmen nanostructure. Fig.2. Selective excitation of the dipole and quadrupole LSPR modes under oblique incidence with different light polarization. Fig.3. Sketch map of the timeresolved PEEM system, and one typical experimental result giving a LSPR dephasing time of 5 fs.

文献 / Publications

ACS Nano, in press, DOI: 10.1021/acsnano.6b06206. ACS Nano 10, 3835-3842 (2016). Opt. Express, 24, 17728-17737 (2016)..ACS Photonics 1, 538-546 (2014). Light: Sci. Appl. 2, e118 (2013). Opt. Lett. 37, 710-712 (2012).

研究者HP