金ナノ粒子を利用したガラスのレーザー表面改質

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: OQD11005

グループ名: 【C】電子・情報・システム部門 光・量子デバイス研究会

発行日: 2011/03/04

タイトル(英語): Surface modification of glass substrate assisted by pulsed-laser fragmentation of gold nanoparticles

著者名: 橋本 修一(徳島大学)

著者名(英語): Hashimoto Shuichi(The University of Tokushima)

キーワード: 金ナノ粒子|プラズモン共鳴|ガラス|パルスレーザー|表面改質|レーザーアブレーション|gold nanoparticle|plasmon resonance|glass|pulsed laser|surface modification|laser ablation

要約(日本語): ガラス基板を粒径、約50 nmの金ナノ粒子で修飾し、ナノ秒Nd:YAGレーザーの単一パルス光 (360 mJ・cm-2・pulse-1) を照射した。金修飾基板への照射によって，ナノ粒子が分裂し、表面に高数密度に分散する。この照射部から金ナノ粒子を除去したところ，表面に多くの孔が生成している様子が観察された。この孔の平均径は20 nm、深さ10nm以下であり、単一パルスのレーザー照射によって極めて微細なナノ孔をガラス表面に形成できることが確認された。照射密度とナノ孔の数密度の関係について検討を行うと、ナノ孔数は照射密度が180-200 mJ・cm-2・pulse-1を閾値として急激に増加することが明らかとなった。金ナノ粒子のプラズモンバンド励起によって、ガラスのブレークダウン閾値より2桁低いフルエンスで表面加工ができることは注目に値する。

要約(英語): This paper describes the single-shot pulsed laser induced modification of a glass surface assembled with gold nanoparticles or fabricated with gold nanostructures. At laser fluences above the fragmentation threshold, nanoholes were prepared, the number of which increased depending critically on the fluence applied. The size and shape of nanoholes were dependent on the pulse width: while femtosecond laser irradiation allowed the formation of shapes similar to the original nanostructure, irradiation by nanosecond laser generated nanoholes smaller in size than the structure. The fluence- and pulse width-dependent difference was explained in the light of fragmentation mechanism underlying the structuring. Femtosecond laser irradiation causes the Coulomb explosion whereas the nanosecond laser irradiation results in the photothermal evaporation-based size reduction.

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 1,345 Kバイト