JP2001064794A - １００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越えるように発達させた無機質微細ロッドおよび前記ロッドの製造方法。 - Google Patents
１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越えるように発達させた無機質微細ロッドおよび前記ロッドの製造方法。Info
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- JP2001064794A JP2001064794A JP23861899A JP23861899A JP2001064794A JP 2001064794 A JP2001064794 A JP 2001064794A JP 23861899 A JP23861899 A JP 23861899A JP 23861899 A JP23861899 A JP 23861899A JP 2001064794 A JP2001064794 A JP 2001064794A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏光の照射または偏光の照射と空間電位勾配
との組み合わせにより、無機質微粒子のプラズマ励起に
より方位異方的に前記微粒子を結合乃至伸張して、１０
０ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越える
まで発達させた微細ロッドを提供すること。 【構成】 可視光乃至近赤外光領域の偏光の入射により
前記偏光に関連したプラマ振動を誘起される無機質微粒
子を個体表面上に担持させたものを、誘電体媒質中に配
置し、前記偏光を照射して前記固体表面で前記微粒子を
前記プラズマ振動励起に対応して線状に結合させ乃至誘
電体媒質中の無機イオンを析出伸張させることによって
前記無機質からなる１０ナノメーター未満の直径とアス
ペクト比が１を越えるまで発達させた微細ロッドを前記
固体表面に形成する方法、および前記偏光の照射と空間
電位勾配との組み合わせた前記微細ロッドの形成方法。
との組み合わせにより、無機質微粒子のプラズマ励起に
より方位異方的に前記微粒子を結合乃至伸張して、１０
０ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越える
まで発達させた微細ロッドを提供すること。 【構成】 可視光乃至近赤外光領域の偏光の入射により
前記偏光に関連したプラマ振動を誘起される無機質微粒
子を個体表面上に担持させたものを、誘電体媒質中に配
置し、前記偏光を照射して前記固体表面で前記微粒子を
前記プラズマ振動励起に対応して線状に結合させ乃至誘
電体媒質中の無機イオンを析出伸張させることによって
前記無機質からなる１０ナノメーター未満の直径とアス
ペクト比が１を越えるまで発達させた微細ロッドを前記
固体表面に形成する方法、および前記偏光の照射と空間
電位勾配との組み合わせた前記微細ロッドの形成方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機物、特に金属
からなる１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比
が１を越えるまで発達させた微細ロッド、前記微細ロッ
ドを形成する方法および微細ロッドの形成工程を繰り返
してナノメーターの幅の金属細線パターンを形成する方
法に関する。なお、微細ロッドとは、前記無機物微粒子
が光誘起規則的に配列したもの、および、前記無機物が
方位選択的に伸張したものを意味する。
からなる１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比
が１を越えるまで発達させた微細ロッド、前記微細ロッ
ドを形成する方法および微細ロッドの形成工程を繰り返
してナノメーターの幅の金属細線パターンを形成する方
法に関する。なお、微細ロッドとは、前記無機物微粒子
が光誘起規則的に配列したもの、および、前記無機物が
方位選択的に伸張したものを意味する。
【０００２】
【従来技術】従来、金などの金属のナノロッドを調製す
る技術としては、（１）界面活性剤ミセルを鋳型として
用いて金属イオンの還元析出を利用する方法（例えば、
J. Phys. Chem. 101巻、6661頁、1997年を参照）、およ
び（２）酸化物、ポリマーなどの多孔質材料を鋳型とし
てその細孔内に金属イオンを還元析出させる方法（例え
ば J. Phys. Chem. 96巻、9001頁、1992年を参照）など
が知られている。また、配向が揃った、アスペクト比の
大きなものを得るには、比較的細孔方向が揃った材質、
例えば酸化アルミニウム被膜など中にロッドを形成する
ことが必要であり、ポリマーを用いる場合、ポリマー中
に金属ロッドを形成後、機械的に前記金属ロッドを形成
したポリマーを伸張させる必要があった。これらは、い
ずれもロッド形成後、鋳型物質を溶解・洗浄などにより
除去する必要があった。
る技術としては、（１）界面活性剤ミセルを鋳型として
用いて金属イオンの還元析出を利用する方法（例えば、
J. Phys. Chem. 101巻、6661頁、1997年を参照）、およ
び（２）酸化物、ポリマーなどの多孔質材料を鋳型とし
てその細孔内に金属イオンを還元析出させる方法（例え
ば J. Phys. Chem. 96巻、9001頁、1992年を参照）など
が知られている。また、配向が揃った、アスペクト比の
大きなものを得るには、比較的細孔方向が揃った材質、
例えば酸化アルミニウム被膜など中にロッドを形成する
ことが必要であり、ポリマーを用いる場合、ポリマー中
に金属ロッドを形成後、機械的に前記金属ロッドを形成
したポリマーを伸張させる必要があった。これらは、い
ずれもロッド形成後、鋳型物質を溶解・洗浄などにより
除去する必要があった。
【０００３】また、金属細線パターンを形成する方法の
技術としては、例えばリソグラフィーを利用したものが
知られているが、その空間分解能は数百ｎｍオーダーで
ある。これに対して、現在では更に微細構造、例えば１
００ｎｍ以下の微細構造の形成の要求があり、このよう
な微細構造を安定的に形成する手段の開発が望まれてい
る。
技術としては、例えばリソグラフィーを利用したものが
知られているが、その空間分解能は数百ｎｍオーダーで
ある。これに対して、現在では更に微細構造、例えば１
００ｎｍ以下の微細構造の形成の要求があり、このよう
な微細構造を安定的に形成する手段の開発が望まれてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
従来技術のような鋳型を用いることなくナノオーダーで
構造および形状を制御した無機物微細ロッドを調製する
ことができる方法を設計し、前記構造および形状を制御
した無機物微細ロッドを提供することにある。ところ
で、平均粒径が数〜数十ｎｍの金属微粒子（コロイド粒
子）は、表面プラズモン励起に起因する特徴的な光学吸
収、特に吸収極大が可視光領域、例えば５ｎｍのＡｕ微
粒子では吸収極大が５２０ｎｍ付近、に現れる。前記課
題を解決すべく、前記微粒子の光吸収と前記微粒子に起
こる現象を鋭意検討したところ、この光学的励起は、前
記微粒子の構造に異方性等がある場合、励起されるプラ
ズモンのエネルギー（波長）に依存して異方性をもった
幾何学構造に配列乃至誘電体媒質中の金属イオンなどが
析出、伸張する性質を有すること、また、この励起モー
ドは共鳴的に電子／正孔対を形成することが可能である
ため、光電気化学的に金属の溶解・析出反応を誘起する
ことが可能である。また、析出現象は単独で起こすこと
が電極電位の制御により可能であるから、誘電体媒質中
の硫酸銅のような電解質が微量、例えば０．１ｍＭの濃
度存在する場合、金属ロッドから析出伸張し、最終的に
は固体表面に形成されている金属ロッドを接続するよう
に伸張することを発見した。
従来技術のような鋳型を用いることなくナノオーダーで
構造および形状を制御した無機物微細ロッドを調製する
ことができる方法を設計し、前記構造および形状を制御
した無機物微細ロッドを提供することにある。ところ
で、平均粒径が数〜数十ｎｍの金属微粒子（コロイド粒
子）は、表面プラズモン励起に起因する特徴的な光学吸
収、特に吸収極大が可視光領域、例えば５ｎｍのＡｕ微
粒子では吸収極大が５２０ｎｍ付近、に現れる。前記課
題を解決すべく、前記微粒子の光吸収と前記微粒子に起
こる現象を鋭意検討したところ、この光学的励起は、前
記微粒子の構造に異方性等がある場合、励起されるプラ
ズモンのエネルギー（波長）に依存して異方性をもった
幾何学構造に配列乃至誘電体媒質中の金属イオンなどが
析出、伸張する性質を有すること、また、この励起モー
ドは共鳴的に電子／正孔対を形成することが可能である
ため、光電気化学的に金属の溶解・析出反応を誘起する
ことが可能である。また、析出現象は単独で起こすこと
が電極電位の制御により可能であるから、誘電体媒質中
の硫酸銅のような電解質が微量、例えば０．１ｍＭの濃
度存在する場合、金属ロッドから析出伸張し、最終的に
は固体表面に形成されている金属ロッドを接続するよう
に伸張することを発見した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、偏光の
入射により前記偏光に関連したプラマ振動誘起（プラズ
モン励起）される無機質微粒子を個体表面上に担持させ
たものを、誘電体媒質中に配置し、前記偏光を照射して
前記固体表面で前記微粒子を前記プラズマ振動励起に対
応して線状に結合させ乃至誘電体媒質中の無機イオンを
析出伸張させることによって得られた前記無機質からな
る１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を
越えるまで発達させた微細ロッドである。好ましくは、
前記無機質微粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍの金属微粒子で
あり、可視光乃至近赤外光の偏光の吸収によりプラズモ
ン励起をする特性を有するものであることを特徴とする
前記微細ロッドであり、より好ましくは、金属微粒子が
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔあるいはこれを含む
無機材料であることを特徴とする前記微細ロッドであ
る。更に好ましくは、前記固体表面が凹凸が数ナノメー
トル以下の平滑な金属或いは半導体表面であり、微粒子
が前記固体表面でプラズマ振動励起に対応して線状に結
合させて１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比
が１を越えるまで発達させたものであることを特徴とす
る前記微細ロッド、または、前記固体表面が誘電体材料
よりなるものであり、微粒子が前記固体表面でプラズマ
振動励起に対応して線状に伸張させることによって１０
０ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越える
まで発達させたものであることを特徴とする前記微細ロ
ッドである。
入射により前記偏光に関連したプラマ振動誘起（プラズ
モン励起）される無機質微粒子を個体表面上に担持させ
たものを、誘電体媒質中に配置し、前記偏光を照射して
前記固体表面で前記微粒子を前記プラズマ振動励起に対
応して線状に結合させ乃至誘電体媒質中の無機イオンを
析出伸張させることによって得られた前記無機質からな
る１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を
越えるまで発達させた微細ロッドである。好ましくは、
前記無機質微粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍの金属微粒子で
あり、可視光乃至近赤外光の偏光の吸収によりプラズモ
ン励起をする特性を有するものであることを特徴とする
前記微細ロッドであり、より好ましくは、金属微粒子が
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔあるいはこれを含む
無機材料であることを特徴とする前記微細ロッドであ
る。更に好ましくは、前記固体表面が凹凸が数ナノメー
トル以下の平滑な金属或いは半導体表面であり、微粒子
が前記固体表面でプラズマ振動励起に対応して線状に結
合させて１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比
が１を越えるまで発達させたものであることを特徴とす
る前記微細ロッド、または、前記固体表面が誘電体材料
よりなるものであり、微粒子が前記固体表面でプラズマ
振動励起に対応して線状に伸張させることによって１０
０ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越える
まで発達させたものであることを特徴とする前記微細ロ
ッドである。
【０００６】本発明の第２は、可視光乃至近赤外光領域
の偏光の入射により前記偏光に関連したプラマ振動を誘
起される無機質微粒子を個体表面上に担持させたもの
を、誘電体媒質中に配置し、前記偏光を照射して前記固
体表面で前記微粒子を前記プラズマ振動励起に対応して
線状に結合させ乃至誘電体媒質中の無機イオンを析出伸
張させることによって前記無機質からなる１００ナノメ
ーター未満の直径とアスペクト比が１を越えるまで発達
させた微細ロッドを前記固体表面に形成する方法であ
る。好ましくは、固体表面が凹凸が数ナノメートル以下
の平滑な金属或いは半導体表面であり、微粒子が前記固
体表面で前記プラズマ振動励起に対応して線状に結合さ
せ１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を
越えるまで発達した微細ロッドを形成することを特徴と
する前記微細ロッドを前記固体表面に形成する方法、ま
たは、前記固体表面が誘電体材料よりなるものであり、
微粒子が前記固体表面で前記プラズマ振動励起に対応し
て線状に伸張することによって１００ナノメーター未満
の直径とアスペクト比が１を越えるまで発達した微細ロ
ッドを形成することを特徴とする前記微細ロッドを前記
固体表面に形成する方法であり、更に好ましくは、前記
無機質微粒子を個体表面上に担持させたもを配置する誘
電体媒質に電界を加え、偏光照射によるプラズモン励起
と前記電界による空間電位勾配とを組み合わせて前記無
機質の固体表面における誘電体媒質中の無機イオンの析
出伸張を制御することを特徴とする前記微細ロッドを前
記固体表面に形成する方法方法である。また、前記誘電
体媒質を形成する溶媒が高純度の水あるいは有機溶媒
（アセトニトリル、アミド類など）であることを特徴と
する前記微細ロッドを固体表面に形成する方法であり、
更に、前記無機質微粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍの金属微
粒子であり、可視光乃至近赤外光の偏光の吸収によりプ
ラズモン励起をする特性を有するものであることを特徴
とする前記微細ロッドを固体表面に形成する方法であ
る。
の偏光の入射により前記偏光に関連したプラマ振動を誘
起される無機質微粒子を個体表面上に担持させたもの
を、誘電体媒質中に配置し、前記偏光を照射して前記固
体表面で前記微粒子を前記プラズマ振動励起に対応して
線状に結合させ乃至誘電体媒質中の無機イオンを析出伸
張させることによって前記無機質からなる１００ナノメ
ーター未満の直径とアスペクト比が１を越えるまで発達
させた微細ロッドを前記固体表面に形成する方法であ
る。好ましくは、固体表面が凹凸が数ナノメートル以下
の平滑な金属或いは半導体表面であり、微粒子が前記固
体表面で前記プラズマ振動励起に対応して線状に結合さ
せ１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を
越えるまで発達した微細ロッドを形成することを特徴と
する前記微細ロッドを前記固体表面に形成する方法、ま
たは、前記固体表面が誘電体材料よりなるものであり、
微粒子が前記固体表面で前記プラズマ振動励起に対応し
て線状に伸張することによって１００ナノメーター未満
の直径とアスペクト比が１を越えるまで発達した微細ロ
ッドを形成することを特徴とする前記微細ロッドを前記
固体表面に形成する方法であり、更に好ましくは、前記
無機質微粒子を個体表面上に担持させたもを配置する誘
電体媒質に電界を加え、偏光照射によるプラズモン励起
と前記電界による空間電位勾配とを組み合わせて前記無
機質の固体表面における誘電体媒質中の無機イオンの析
出伸張を制御することを特徴とする前記微細ロッドを前
記固体表面に形成する方法方法である。また、前記誘電
体媒質を形成する溶媒が高純度の水あるいは有機溶媒
（アセトニトリル、アミド類など）であることを特徴と
する前記微細ロッドを固体表面に形成する方法であり、
更に、前記無機質微粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍの金属微
粒子であり、可視光乃至近赤外光の偏光の吸収によりプ
ラズモン励起をする特性を有するものであることを特徴
とする前記微細ロッドを固体表面に形成する方法であ
る。
【０００７】本発明の第３は、固体表面に微細ロッドが
形成された誘電体材料を、誘電体媒質中に配置し、前記
固体表面に偏光光の照射または偏光光の照射と電界によ
る空間電位勾配とを加え、前記偏光によるプラズマ振動
励起に対応して誘電体媒質中の無機イオンを前記微細ロ
ッドから析出伸張させることを特徴とする前記微細ロッ
ドの構造を変形ないし成長させる方法である。本発明の
第４は、前記微細ロッドを固体表面に形成する方法を同
一または異なった誘電体媒質中で繰り返し、偏光の照射
方向対応させて、最初に形成された微細ロッドに交差す
るように、また、前記固体表面上に形成された前工程で
形成された微細ロッド間を接続するように、誘電体媒質
中の金属イオンを析出伸張させることを特徴とするナノ
メータの幅の金属細線パターンを形成する方法である。
前記したように、前記励起モードは共鳴的に電子／正孔
対を形成することが可能であるため、光電気化学的に金
属の溶解・析出反応を誘起することが可能である。ま
た、析出現象は単独でも起こり得るから、誘電体媒質中
に存在する微量、例えば０．１ｍＭの濃度存在する、硫
酸銅のような電解質は金属微細ロッドから析出伸張さ
せ、最終的には、固体表面に形成されている金属ロッド
を接続するように伸張させることができる。
形成された誘電体材料を、誘電体媒質中に配置し、前記
固体表面に偏光光の照射または偏光光の照射と電界によ
る空間電位勾配とを加え、前記偏光によるプラズマ振動
励起に対応して誘電体媒質中の無機イオンを前記微細ロ
ッドから析出伸張させることを特徴とする前記微細ロッ
ドの構造を変形ないし成長させる方法である。本発明の
第４は、前記微細ロッドを固体表面に形成する方法を同
一または異なった誘電体媒質中で繰り返し、偏光の照射
方向対応させて、最初に形成された微細ロッドに交差す
るように、また、前記固体表面上に形成された前工程で
形成された微細ロッド間を接続するように、誘電体媒質
中の金属イオンを析出伸張させることを特徴とするナノ
メータの幅の金属細線パターンを形成する方法である。
前記したように、前記励起モードは共鳴的に電子／正孔
対を形成することが可能であるため、光電気化学的に金
属の溶解・析出反応を誘起することが可能である。ま
た、析出現象は単独でも起こり得るから、誘電体媒質中
に存在する微量、例えば０．１ｍＭの濃度存在する、硫
酸銅のような電解質は金属微細ロッドから析出伸張さ
せ、最終的には、固体表面に形成されている金属ロッド
を接続するように伸張させることができる。
【０００８】
【本発明の実施の態様】本発明をより詳細に説明する。 Ａ．プラズモン励起の起こし易さは金属の種類により異
なり、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどはプラズマ励起を起こし易
い金属として挙げることができる。他にＨｇ、Ｌｉ、と
８族遷移金属元素を(Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Pt)の金属あるいはこれを含む無機
材料を挙げることができる。また、粒径とプラズモン励
起とは関連し、更に光学吸収の極大吸収波長域に関連す
る。ここで、微粒子とは、プラズマ励起が起こる大き
さ、特に表面プラズマ振動が起こる大きさをいう。材質
にもよるが、数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲である。 Ｂ．照射する光の波長は、Ａ．と関連し金属に種類、粒
径など関連で好ましい波長領域が存在する。例えば、Ａ
ｕでは波長５００ナノメートルから１２００ナノメート
ルの領域である。
なり、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどはプラズマ励起を起こし易
い金属として挙げることができる。他にＨｇ、Ｌｉ、と
８族遷移金属元素を(Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Pt)の金属あるいはこれを含む無機
材料を挙げることができる。また、粒径とプラズモン励
起とは関連し、更に光学吸収の極大吸収波長域に関連す
る。ここで、微粒子とは、プラズマ励起が起こる大き
さ、特に表面プラズマ振動が起こる大きさをいう。材質
にもよるが、数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲である。 Ｂ．照射する光の波長は、Ａ．と関連し金属に種類、粒
径など関連で好ましい波長領域が存在する。例えば、Ａ
ｕでは波長５００ナノメートルから１２００ナノメート
ルの領域である。
【０００９】Ｃ．入射方向・偏光方位は、プラズモン励
起現象を利用する本発明の、微粒子をプラズマ振動励起
に対応して線状に結合させ乃至伸張させることと直接関
連する技術事項である。この制御によって、プラズモン
励起モード（特に表面プラズモン）を制御し、無機質微
粒子、特に金属構造のｎｍオーダーでの形状制御が可能
になることが期待される。 Ｄ．本発明において、誘電体媒質は、溶媒と電解質から
なる。溶媒としては、高純度の水、あるいは高純度の非
水溶媒、例えば、ギ酸などの酸類、メタノールなどのア
ルコール類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、ア
セトンなどのケトン類、アセトニトリルなどのニトリル
類、ピリジンなどのアミン類、ホルムアミドなどのアミ
ド類、ジメチルスルホキシドなどの硫黄化合物類、ジク
ロロメタンなどの含ハロゲン類、その他ヘキサン、ベン
ゼン、トルエン、ニトロメタン、炭酸エチレンなどを挙
げることができる。電解質としては、無機、有機物、あ
るいは無機物と有機物との複合体である正電荷を帯びた
イオンであるカチオンと負電荷を帯びたイオンであるア
ニオンから成る塩を指す。これらは金属の析出に直接関
与しないイオン、例えばカリウムカチオン(Ｋ+)、ナト
リウムカチオン(Ｎａ+)、過塩素酸アニオン(Ｃｌ
Ｏ4 -)、硫酸アニオン(ＳＯ4 2-)、長鎖アンモニウムカチ
オン(Ｒ4Ｎ+)、テトラフルオロボレートアニオン(ＢＦ4
-)など、および、金属析出に直接関与するＡｕ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ｈｇ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔなどの元素の単体のイオン、ある
いはその元素を含むイオン、例えば金シアノアニオン
〔Ａｕ（ＣＮ）4〕-などの錯体を指す。
起現象を利用する本発明の、微粒子をプラズマ振動励起
に対応して線状に結合させ乃至伸張させることと直接関
連する技術事項である。この制御によって、プラズモン
励起モード（特に表面プラズモン）を制御し、無機質微
粒子、特に金属構造のｎｍオーダーでの形状制御が可能
になることが期待される。 Ｄ．本発明において、誘電体媒質は、溶媒と電解質から
なる。溶媒としては、高純度の水、あるいは高純度の非
水溶媒、例えば、ギ酸などの酸類、メタノールなどのア
ルコール類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、ア
セトンなどのケトン類、アセトニトリルなどのニトリル
類、ピリジンなどのアミン類、ホルムアミドなどのアミ
ド類、ジメチルスルホキシドなどの硫黄化合物類、ジク
ロロメタンなどの含ハロゲン類、その他ヘキサン、ベン
ゼン、トルエン、ニトロメタン、炭酸エチレンなどを挙
げることができる。電解質としては、無機、有機物、あ
るいは無機物と有機物との複合体である正電荷を帯びた
イオンであるカチオンと負電荷を帯びたイオンであるア
ニオンから成る塩を指す。これらは金属の析出に直接関
与しないイオン、例えばカリウムカチオン(Ｋ+)、ナト
リウムカチオン(Ｎａ+)、過塩素酸アニオン(Ｃｌ
Ｏ4 -)、硫酸アニオン(ＳＯ4 2-)、長鎖アンモニウムカチ
オン(Ｒ4Ｎ+)、テトラフルオロボレートアニオン(ＢＦ4
-)など、および、金属析出に直接関与するＡｕ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ｈｇ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔなどの元素の単体のイオン、ある
いはその元素を含むイオン、例えば金シアノアニオン
〔Ａｕ（ＣＮ）4〕-などの錯体を指す。
【００１０】Ｅ．また、金属の伸張方位は、前記偏光の
照射によるプラズモン励起との組み合わせにおいて、電
気化学的な溶液内電位勾配にも依存することが確認され
ている。従って、前記光励起と電位勾配の方向を組み合
わせることによって、微粒子が結合、伸張する方位、得
られる微細ロッドの形状とが制御され、方位の揃った多
数の多数のナノ構造ロッドの同時形成が可能になる。 Ｆ．電位印可について。溶液内の空間電位勾配を利用す
るため金属の電気化学的溶解・析出を電気化学的に外部
回路より絶縁されている状態で行うことが可能であると
いう点においても興味深い。空間電位勾配は、誘電体媒
体中での電位分布を持つ現象であり、１０-3Ｖ／ｃｍ〜
１０7Ｖ／ｃｍ程度である。
照射によるプラズモン励起との組み合わせにおいて、電
気化学的な溶液内電位勾配にも依存することが確認され
ている。従って、前記光励起と電位勾配の方向を組み合
わせることによって、微粒子が結合、伸張する方位、得
られる微細ロッドの形状とが制御され、方位の揃った多
数の多数のナノ構造ロッドの同時形成が可能になる。 Ｆ．電位印可について。溶液内の空間電位勾配を利用す
るため金属の電気化学的溶解・析出を電気化学的に外部
回路より絶縁されている状態で行うことが可能であると
いう点においても興味深い。空間電位勾配は、誘電体媒
体中での電位分布を持つ現象であり、１０-3Ｖ／ｃｍ〜
１０7Ｖ／ｃｍ程度である。
【００１１】Ｇ．前記微粒子の製造方法としては、公知
の種々のものを採用することができるが、本発明におい
ては、比較的安定的に均一な粒径のものが得られる、蒸
着によりＡｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属粒子を得る方法を
採用する。
の種々のものを採用することができるが、本発明におい
ては、比較的安定的に均一な粒径のものが得られる、蒸
着によりＡｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属粒子を得る方法を
採用する。
【００１２】Ｈ．固体表面が、凹凸が数ナノメートル以
下の平滑な金属或いは半導体表面、好ましくは金属単結
晶表面であり、微粒子が前記固体表面で前記プラズマ振
動励起に対応して線状に結合させ１００ナノメーター未
満の直径とアスペクト比が１を越えるまで発達した微細
ロッドを形成する方法においては、前記微粒子の表面
に、光吸収特性および異方性を高め、微粒子の規則配列
性を改善する、表面修飾剤を結合させるのが好ましい。
このような特性をもつものとして、アミノ部位とチオー
ル部位を持つ化合物、例えばチオニコチンアミド（ＴＮ
Ａ）、チオアセトアミド（ＴＡＡ）、１，６−メルカプ
トエチルアミン（ＭＥＡ）などを有効なものとして挙げ
ることができる。
下の平滑な金属或いは半導体表面、好ましくは金属単結
晶表面であり、微粒子が前記固体表面で前記プラズマ振
動励起に対応して線状に結合させ１００ナノメーター未
満の直径とアスペクト比が１を越えるまで発達した微細
ロッドを形成する方法においては、前記微粒子の表面
に、光吸収特性および異方性を高め、微粒子の規則配列
性を改善する、表面修飾剤を結合させるのが好ましい。
このような特性をもつものとして、アミノ部位とチオー
ル部位を持つ化合物、例えばチオニコチンアミド（ＴＮ
Ａ）、チオアセトアミド（ＴＡＡ）、１，６−メルカプ
トエチルアミン（ＭＥＡ）などを有効なものとして挙げ
ることができる。
【００１３】
【実施例】実施例１ Ａｕ単結晶（１１１）ファセット表面に、平均粒径５ｎ
ｍ程度（５２０ｎｍ付近に吸収極大を有する）Ａｕ微粒
子を修飾剤ＴＮＡで表面修飾し、光吸収特性（８３０ｎ
ｍ）および異方性を高め、これに前記吸収波長のレーザ
ー光照射した。観測領域内（３００ナノメートル四方）
において、前記微粒子は一方向に揃った配列構造で連続
していた。
ｍ程度（５２０ｎｍ付近に吸収極大を有する）Ａｕ微粒
子を修飾剤ＴＮＡで表面修飾し、光吸収特性（８３０ｎ
ｍ）および異方性を高め、これに前記吸収波長のレーザ
ー光照射した。観測領域内（３００ナノメートル四方）
において、前記微粒子は一方向に揃った配列構造で連続
していた。
【００１４】実施例２ ガラス板上にＡｇを蒸着して、５ｎｍのＡｇ微粒子を担
持させた。このサンプルを０．１ｍＭの硫酸水中に入
れ、表面からはなした状態で電極を対峙させ（電気的接
続がない）、電位・光照射の効果（電位０の時は光のみ
の効果を示す）、および電位のみの効果を、電位を５分
間印加した後、表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察
した。方位選択的伸張をしていることが観察された。前
記Ａｇ微粒子の方位選択的伸張を実施する装置の一例を
図１に示す。長軸方位の長さと短軸方位の長さの比（ア
スペクト比）とバイアス電位〔光照射時（ill)と非照射
時(dark）〕との関係を図２示す。電位０でのアスペク
ト比から、光照射のみにおいても異方的伸張（方位選択
的伸張）が起こることを示している。また、非照射時
（dark）においては、電位印加の効果が実質的にないこ
とを示している。
持させた。このサンプルを０．１ｍＭの硫酸水中に入
れ、表面からはなした状態で電極を対峙させ（電気的接
続がない）、電位・光照射の効果（電位０の時は光のみ
の効果を示す）、および電位のみの効果を、電位を５分
間印加した後、表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察
した。方位選択的伸張をしていることが観察された。前
記Ａｇ微粒子の方位選択的伸張を実施する装置の一例を
図１に示す。長軸方位の長さと短軸方位の長さの比（ア
スペクト比）とバイアス電位〔光照射時（ill)と非照射
時(dark）〕との関係を図２示す。電位０でのアスペク
ト比から、光照射のみにおいても異方的伸張（方位選択
的伸張）が起こることを示している。また、非照射時
（dark）においては、電位印加の効果が実質的にないこ
とを示している。
【００１５】実施例３ 実施例２で得られた、ガラス基板上にＡｇロッドが形成
されている基板を用い、これを０．１ｍＭの硫酸銅を含
む誘電媒質中に配置し、前記ロッドの方位方向に電位勾
配を加え、更に偏光を照射したところ、電界と、偏光光
の効果により、ロッド間にＣｕ細線が形成された。
されている基板を用い、これを０．１ｍＭの硫酸銅を含
む誘電媒質中に配置し、前記ロッドの方位方向に電位勾
配を加え、更に偏光を照射したところ、電界と、偏光光
の効果により、ロッド間にＣｕ細線が形成された。
【００１６】実施例４ 実施例３で得られたものを用い、微粒子としてＣｕ微粒
子を用いて、電解質として硫酸銅含む誘電媒質中でＡｇ
のロッド方向に対して直交する方向に偏光・電界を加え
て、プラズモン励起によりＣｕロッドを前記偏光・電界
の方位に伸張させた。ナノメーターの幅の金属細線パタ
ーンが形成された。前記実施例２〜４の工程を図３に模
式的に示す。
子を用いて、電解質として硫酸銅含む誘電媒質中でＡｇ
のロッド方向に対して直交する方向に偏光・電界を加え
て、プラズモン励起によりＣｕロッドを前記偏光・電界
の方位に伸張させた。ナノメーターの幅の金属細線パタ
ーンが形成された。前記実施例２〜４の工程を図３に模
式的に示す。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、無機質微粒子を、偏
光の照射によるプラズモン励起により、更に電位勾配の
印加による方位伸張の制御と組み合わせることにより、
１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越
えるまで発達させた微細ロッドが得られるという優れた
効果がもたらされる。更に前記工程を組み合わせること
により、金属細線パターンを形成できるという優れた効
果ももたらされる。
光の照射によるプラズモン励起により、更に電位勾配の
印加による方位伸張の制御と組み合わせることにより、
１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越
えるまで発達させた微細ロッドが得られるという優れた
効果がもたらされる。更に前記工程を組み合わせること
により、金属細線パターンを形成できるという優れた効
果ももたらされる。
【図１】 Ａｇ微粒子の方位選択的伸張を実施する装置
の一例
の一例
【図２】 図１における方位選択的伸張における、長軸
方位の長さと短軸方位の長さの比（アスペクト比）と電
位〔光照射時（ill)と非照射時(dark）〕との関係
方位の長さと短軸方位の長さの比（アスペクト比）と電
位〔光照射時（ill)と非照射時(dark）〕との関係
【図３】 実施例２〜４の工程の模式的図
Ｐｔ．Ｅ 白金電極 Ｃ セル ＩＯ．Ｃ Ａｇ微粒子担持体 Ｄ．Ｍ 誘電体媒質 Ｐ．Ｌ 偏光光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K022 AA02 AA05 BA01 BA03 BA06 BA08 BA09 BA14 BA18 BA31 CA28 DA08 DB12 DB30 4K023 AA04 AA12 AA13 AA14 AA19 AA24 AA25 AA26 AA27 AA28 AA29 BA06 BA08 BA11 BA13 DA07 DA11 4M104 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BB09 BB13 DD31 5F033 PP00 WW01
Claims (13)
- 【請求項１】 偏光の入射により前記偏光に関連したプ
ラマ振動誘起（プラズモン励起）される無機質微粒子を
個体表面上に担持させたものを、誘電体媒質中に配置
し、前記偏光を照射して前記固体表面で前記微粒子を前
記プラズマ振動励起に対応して線状に結合させ乃至誘電
体媒質中の無機イオンを析出伸張させることによって得
られた前記無機質からなる１００ナノメーター未満の直
径とアスペクト比が１を越えるまで発達させた微細ロッ
ド。 - 【請求項２】 前記無機質微粒子が１ｎｍ〜１００ｎｍ
の金属微粒子であり、可視光乃至近赤外光の偏光の吸収
によりプラズモン励起をする特性を有するものであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の微細ロッド。 - 【請求項３】 金属微粒子がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｈｇ、
Ｌｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔあるいはこれを含む無機材料であることを特徴
とする請求項２に記載の微細ロッド。 - 【請求項４】 固体表面が凹凸が数ナノメートル以下の
平滑な金属或いは半導体表面であり、微粒子が前記固体
表面でプラズマ振動励起に対応して線状に結合させて１
００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越え
るまで発達させたものであることを特徴とする請求項
１，２または３に記載の微細ロッド。 - 【請求項５】 固体表面が誘電体材料よりなるものであ
り、微粒子が前記固体表面でプラズマ振動励起に対応し
て線状に伸張させることによって１００ナノメーター未
満の直径とアスペクト比が１を越えるまで発達させたも
のであることを特徴とする請求項１，２または３に記載
の微細ロッド。 - 【請求項６】 可視光乃至近赤外光領域の偏光の入射に
より前記偏光に関連したプラマ振動を誘起される無機質
微粒子を個体表面上に担持させたものを、誘電体媒質中
に配置し、前記偏光を照射して前記固体表面で前記微粒
子を前記プラズマ振動励起に対応して線状に結合させ乃
至誘電体媒質中の無機イオンを析出伸張させることによ
って前記無機質からなる１００ナノメーター未満の直径
とアスペクト比が１を越えるまで発達させた微細ロッド
を前記固体表面に形成する方法。 - 【請求項７】 固体表面が凹凸が数ナノメートル以下の
平滑な金属或いは半導体表面であり、微粒子が前記固体
表面で前記プラズマ振動励起に対応して線状に結合させ
１００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越
えるまで発達した微細ロッドを形成することを特徴とす
る請求項６に記載の微細ロッドを前記固体表面に形成す
る方法。 - 【請求項８】 固体表面が誘電体材料よりなるものであ
り、微粒子が前記固体表面で前記プラズマ振動励起に対
応して線状誘電体媒質中の無機イオンを析出伸張させる
ことによって１００ナノメーター未満の直径とアスペク
ト比が１を越えるまで発達した微細ロッドを形成するこ
とを特徴とする請求項６に記載の微細ロッドを前記固体
表面に形成する方法。 - 【請求項９】 無機質微粒子を個体表面上に担持させた
もの配置する誘電体媒質に電界を加え、偏光照射による
プラズモン励起と前記電界による空間電位勾配とを組み
合わせて前記誘電体媒質中の無機イオンの固体表面にお
ける析出伸張を制御することを特徴とする請求項６また
は８に記載の微細ロッドを前記固体表面に形成する方
法。 - 【請求項１０】 誘電体媒質の溶媒が高純度の水あるい
は有機溶媒であることを特徴とする請求項６乃至９のい
ずれかに記載の微細ロッドを固体表面に形成する方法。 - 【請求項１１】 前記無機質微粒子が１ｎｍ〜１００ｎ
ｍの金属微粒子であり、可視光乃至近赤外光の偏光の吸
収によりプラズモン励起をする特性を有するものである
ことを特徴とする請求項６、８、９、または１０に記載
の微細ロッドを固体表面に形成する方法。 - 【請求項１２】 固体表面に微細ロッドが形成された誘
電体材料を、誘電体媒質中に配置し、前記固体表面に偏
光光の照射または偏光光の照射と電界による空間電位勾
配とを加え、前記偏光によるプラズマ振動励起に対応し
て誘電体媒質中の無機イオンを前記微細ロッドから析出
伸張させることを特徴とする前記微細ロッドの構造を変
形ないし成長させる方法。 - 【請求項１３】 請求項６、８、９、１０または１１に
記載の微細ロッドを固体表面に形成する方法を同一また
は異なった誘電体媒質中で繰り返し、偏光の照射方向対
応させて、最初に形成された微細ロッドに交差するよう
に、また、前記固体表面上に形成された前工程で形成さ
れた微細ロッド間を接続するように、誘電体媒質中の金
属イオンを析出伸張させることを特徴とするナノメータ
の幅の金属細線パターンを形成する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23861899A JP4682354B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | １００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越えるように発達させた無機質微細ロッドおよび前記ロッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23861899A JP4682354B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | １００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越えるように発達させた無機質微細ロッドおよび前記ロッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001064794A true JP2001064794A (ja) | 2001-03-13 |
| JP4682354B2 JP4682354B2 (ja) | 2011-05-11 |
Family
ID=17032847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23861899A Expired - Fee Related JP4682354B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | １００ナノメーター未満の直径とアスペクト比が１を越えるように発達させた無機質微細ロッドおよび前記ロッドの製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
| WO2005023466A1 (ja) | 2003-09-05 | 2005-03-17 | Mitsubishi Materials Corporation | 金属微粒子、それを含む組成物、および金属微粒子の製造方法 |
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| JP2007223015A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Toshiba Corp | 粒子基板の製造方法および粒子基板 |
| JP2009539635A (ja) * | 2006-06-12 | 2009-11-19 | ザ クイーンズ ユニヴァーシティ オブ ベルファスト | 改良型のプラズモンカップリング装置 |
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-
1999
- 1999-08-25 JP JP23861899A patent/JP4682354B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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