Core-shell(Au/Ag)ナノ粒子の可視・赤外吸収

　　ナノメートルオーダーの金属微粒子は、特異な物理的性質を示すことから近年注目を集めており、様々な分野での利用が期待されている。光学特性においても、異常光吸収が確認されており、非常に興味深いものとなっている。
　　近年までの研究によって、異常光吸収は金属微粒子の体積分率、サイズ、形状などに依存していることが分かっており、今回の研究で用いた金銀微粒子分散ポリマーを使用することによって、金属同士の凝集のない金属微粒子コロイドを得ることに成功している。
　　内部と表面近傍が金と銀の2層に分かれた構造を持つcore-shell構造の微粒子は、他の単一の微粒子や合金微粒子とは異なる新たな光学特性を持つため、非常に興味深いものである。core-shell微粒子では、金，銀2本の吸収バンドが吸収スペクトルで観測されることが知られている。
　　本研究では、core-shell型金銀微粒子コロイドをガラスセルに入れ、透過法による可視吸収測定を行うことによって、膜の不均一性などの問題を取り除き、core-shell型金銀微粒子の特性についてより詳しく考察することを目的としている。また加えて、滴下法によってBaF2基板上に膜を作成し、透過法を行った赤外測定の結果との比較を行うことによって、可視域、赤外域での光学特性について、そのメカニズムを解明することを目的とした。なお、今回用いた6種類のcore-shell型金銀微粒子サンプルは、金core-銀shellの構造を持つサンプル3種類、銀core-金shellの構造を持つサンプル1種類、誘電体core-金shellの構造を持つサンプル2種類となっている。金core-銀shellの構造を持つサンプル3つは、core半径はほぼ同程度であり、銀shellの厚さが異なることによって区別されている。誘電体core-銀shellの構造を持つサンプルにおいても同じく、coreの大きさは同程度でshell厚によって区別されている。
　　可視吸収測定の結果からは、以前考えられていた｢微粒子全体がその光学特性に影響を与える｣というものではなく、shell金属付近、微粒子の表面層部分が吸収特性に影響を与えているという結果となった。また、coreとshellの界面における誘電関数の違いによる効果と考えられるピーク強度のダンピングが見られた。
　　次に赤外吸収測定の結果との比較を行うと、core-shell型の金属微粒子においては可視吸収よりも赤外吸収においてのほうがよりshell金属の影響を強く受けるという結果となった。これは、表面層の影響を考える場合における代表的な理論として挙げられるskin deapthとは全く逆の結果となっており、そのため、core-shell型の金属微粒子に関しては可視吸収特性と赤外吸収特性に明らかなメカニズムの違いが存在することが明らかになった。
　　これらのメカニズムの解明に向かっていくこと、さらにその表面層の影響や界面の影響がどのような範囲において観測され得るのか、といったことがcore-shell型金属微粒子を研究して行く上で今後最も興味深い事と言えるであろう。