2025/06/23
庆应义塾大学
庆应义塾大学大学院理工学研究科の時田実和（修士2年）、井上朋也助教（有期）（研究当時）、同大学理工学部化学科の中嶋敦教授らの研究グループは、金(Au)原子の数を1個単位で精密に制御した金ナノクラスターを用い、蒸着した固体表面に光照射することによる光電子放出過程を詳細に解析することで、局在表面プラズモン共鳴（LSPR）の発現に必要な最小単位が21原子であることを明らかにしました。
プラズモン现象は、金属の中の自由电子が光などの电磁场によって励起されて电子集団として振动する现象を指します。尝厂笔搁は、太阳电池や光センシング、ナノ光回路といったフォトニックデバイスの性能向上に贡献すると期待されています。しかし、尝厂笔搁が原子スケールでどのように発现するか、すなわちその「最小単位」が何かという根本的な问いは、プラズモニクス研究において长らく未解明のままでした。以前、同研究グループは银ナノクラスターにおいて9原子から尝厂笔搁が発现することを报告しており、元素や电子构造によってプラズモンの発现条件が大きく异なる可能性を示唆していました。
本研究では、独自に开発した高强度の金属クラスターイオン源により、构成原子数を精密に峻别した金ナノクラスターを固体表面に蒸着し、2光子光电子分光法によって光応答と电子放出を高精度に解析しました。その结果、金ナノクラスターでは21原子以上で初めて尝厂笔搁応答が観测されることを突き止めました。
本成果は、元素ごとのプラズモン発現の起源と特性を理解する上で極めて重要なマイルストーンとなるものであり、太陽電池における光電変換過程の増強や、高速通信に期待されるプラズモニック光回路などのナノデバイスの開発において、有効な基盤技術になることが期待されます。本研究成果は、2025年6月16日（米国時間）にアメリカ化学会の学術誌「ACS Photonics」で公開されました。
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