本研究では、著しい光電場増強現象が得られる金属微粒子からなるナノ格子構造に金量子ドットを加えた、局在プラズモン・伝搬プラズモン・量子効果が協働するプラズモニック光電場増強システムを創出し、理論的にメカニズムを解明した上で高効率・高感度な新規有機光・電子デバイスの提案を行うことを目的としている。
この目的に対して、今年度は局在表面プラズモン励起による増感効果を利用した、グルコース検出のための自己給電型光電気化学センサの検討を行った。金粒子を導電性高分子であるPEDOT:PSS薄膜上に堆積し、光照射することでグルコースと金微粒子/PEDOT:PSS薄膜間で起こる酸化還元反応により検出を行うバイオセンサの構築を行った。この結果、光照射時に局在表面プラズモン励起によるフォトキャリアの生成により、グルコースと金微粒子/PEDOT:PSS薄膜での酸化還元反応が促進され電流が増加されたことによるセンサ感度の向上が得られた。さらに、PDMSを用いて DVD-R のグレーティング構造をサイトップに転写し、グレーティング構造を有する色素増感型のセンサデバイスを作製し、グルタチオンのセンシングを行った。この結果、伝搬型面プラズモン励起によるフォトキャリア増強に伴う光電流の増加が得られた。
また、金属グレーティング上に単層グラフェンシートを堆積した試料の設計及び作製も行った。グラフェン単層上に蛍光材料であるMEH-PPV薄膜を堆積して、発光強度を測定することで、グラフェン／グレーティング構造による表面プラズモンの相互作用による増強効果による発光強度の増加、すなわち電界増強効果が得られることが分かった。