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プラズモンナノ材料開発の最前線と応用    
Frontiers in Applications of Plasmonic Nanomaterials
[コードNo.2013T885]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 山田淳
■体裁/ B5判 278ージ
■発行/ 2013年3月26日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 73,440円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0693-3

 
★ナノテクブームを背景に急速に発展している「プラズモンナノ材料」の最新研究を纏めた!
★光の回折限界を超えるナノメートル領域への光エネルギーの閉じこめなどユニークな特性・機能を発現する
  プラズモンナノ材料!
★計測やセンシング、太陽電池、デバイス(発光素子、導波路など)などへの応用が期待されている!

キーワード

表面プラズモン / 伝搬型表面プラズモン / 局在型表面プラズモン / LSPR / プラズモニックナノ構造 / 金ナノロッド / プラズモンダイナミクス / 光―分子強結合場 / プラズモニック導波路 / プラズモン増強蛍光

刊行にあたって

金ナノ粒子の研究を開始してはや15年になる。当初は金ナノ粒子に光を積極的に作用させるという、光(反応)化学の観点からいくつかの学会で発表していたが、あまり芳しい反響は得られなかった。しかし、ナノテクブームの到来がプラズモン関連研究に拍車をかけたことは確実であろう。筆者も、日本化学会年会で特別企画を2002年(金ナノ粒子)と2005年(プラズモニクス)に主催させていただいたのをはじめ、プラズモニクス研究会(2003年発足)、特定領域研究(光-分子強結合反応場:2007-2010年)への立ち上に参画させていただくなど、プラズモニクスの発展にいささかながら貢献できたと考えている。このような背景の最中、シーエムシー出版社からプラズモン関連専門書の監修依頼を受け、『プラズモンナノ材料の設計と応用技術』(2006年)、『プラズモンナノ材料の最新技術』(2009年)の発行に至った。

私自身化学が専門であり、表面プラズモン共鳴の理論的理解に悩みつつ研究を進めていた。そういう背景もあり、前書(2006、 2009年)ではあえて表面プラズモン共鳴の基礎的・理論的理解のための章を設けることにした。表面プラズモン共鳴の現象そのものに興味を持たれている方が多いと判断したからでもある。しかし最近、プラズモニクスの専門書が発行されるようになり、多くの方が理解を深めていただける状況になってきた。そこで本書では、プラズモンナノ材料の作製と応用に関する最近の発展に重点を置き、産業化を指向した内容でまとめることにした。いずれにせよ、プラズモニクスは、私の想像をはるかに超えた魅力と無限の可能性を秘めた分野であると確信している。

山田 淳

著者一覧

山田淳九州大学 大学院工学研究院 教授;研究院長
溝口大剛大日本塗料(株) スペシャリティ事業部門 新事業創出室 チームリーダー
新留康郎九州大学 大学院工学研究院 応用化学部門 准教授
柏木行康(地独)大阪市立工業研究所 有機材料研究部 研究員
山本真理(地独)大阪市立工業研究所 有機材料研究部 研究員
中許昌美(地独)大阪市立工業研究所 理事長
寺西利治京都大学 化学研究所 教授
林真至神戸大学 大学院 工学研究科 教授
松田直樹(独)産業技術総合研究所 生産計測技術研究センター 主任研究員
中島達朗(独)産業技術総合研究所 生産計測技術研究センター テクニカルスタッフ
近藤敏彰(財)神奈川科学技術アカデミー 光機能材料グループ 常勤研究員
益田秀樹首都大学東京 都市環境学部 教授;(財)神奈川科学技術アカデミー 光機能材料グループ グループリーダー
須川晃資日本大学 理工学部 物質応用化学科 助教
山田逸成滋賀県立大学 工学部 ガラス工学研究センター 助教
西井準治北海道大学 電子科学研究所 教授
上野貢生北海道大学 電子科学研究所 准教授;(独)科学技術振興機構(さきがけ)
三澤弘明北海道大学 電子科学研究所 教授;所長
藤川茂紀九州大学 カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 准教授
長岡勉大阪府立大学 工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 教授
椎木弘大阪府立大学 工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 准教授
杉村博之京都大学大学院工学研究科 材料工学専攻 教授
玉田薫九州大学 先導物質化学研究所 教授
橋本修一徳島大学 大学院ソシオテクノサイエンス研究部 教授
長谷川健京都大学 化学研究所 分子環境解析化学研究領域 教授
斉藤真人大阪大学 大学院工学研究科 助教
民谷栄一大阪大学 大学院工学研究科 教授
梶川浩太郎東京工業大学 大学院総合理工学研究科 教授
田和圭子(独)産業技術総合研究所 健康工学研究部門 バイオインターフェース研究グループ 主任研究員
新留琢郎熊本大学 大学院自然科学研究科 産業創造工学専攻 教授
京基樹東洋紡(株) 診断システム事業部 部員
鈴木利明関西学院大学 理工学研究科
尾崎幸洋関西学院大学 理工学部 化学科 教授
岡本隆之(独)理化学研究所 石橋極微デバイス工学研究室 先任研究員
秋山毅滋賀県立大学 工学部 材料科学科 准教授
池田勝佳北海道大学 大学院理学研究院 化学部門 准教授
魚崎浩平(独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス拠点 主任研究者
橋幸奈九州大学 大学院工学研究院 応用化学部門 助教
馬場暁新潟大学 研究推進機構超域学術院 准教授
新保一成新潟大学 工学部 電気電子工学科 教授
加藤景三新潟大学 自然科学研究科 電気情報工学専攻 教授
金子双男新潟大学 工学部 電気電子工学科 教授
立間徹東京大学 生産技術研究所 教授
藤方潤一日本電気(株) グリーンプラットフォーム研究所 主任研究員
岡本晃一九州大学 先導物質化学研究所 准教授
高原淳一大阪大学 フォトニクス先端融合研究センター、大学院工学研究科 教授

構成および内容

序章 プラズモンナノ材料関連の最近の発展     山田 淳
1金・銀ナノ構造の作製アプローチ
2プラズモニクス関連の動向

【第T編 プラズモニックナノ粒子の最新動向】

第1章ナノ粒子合成
1金ロッドと銀プリズム     溝口大剛
1.1金属ナノ粒子について
1.2金ナノロッドの特徴と合成方法
1.2.1金ナノロッドの特徴
1.2.2合成方法
1.2.3形状制御
1.2.4金ナノロッドの各種合成法
1.3銀プリズムの特徴と合成方法
1.3.1銀プリズムの特徴
1.3.2合成方法
1.3.3形状制御
1.3.4銀プリズムの合成法
2金銀コアシェルナノ粒子の調製と物性    新留康郎
2.1創世記
2.2異方性金銀コアシェル粒子:銀シェル金ナノロッド
2.3金銀コアシェル粒子の応用
3熱分解法による金属ナノ粒子の大量合成とペースト化     柏木行康、山本真理、中許昌美
3.1熱分解法による金属ナノ粒子の合成
3.1.1銀ナノ粒子の合成
3.1.2合金ナノ粒子の合成
3.1.3酸化物ナノ粒子の合成
3.2金属ナノ粒子のペースト化
4ITOナノ粒子とプラズモン特性     寺西利治
4.1ITOナノ粒子の液相合成
4.2ITOナノ粒子のプラズモン特性
4.3ITOナノ粒子の近赤外LSPRによる電場増強度評価
5GaP微粒子の近接場増強機能      林 真至
5.1Mie散乱の理論による電場増強効果の予測
5.1.1近接場効率
5.1.2銀微粒子とGaP微粒子の
5.2GaP微粒子の近接場増強効果の観測
5.2.1ラマン散乱の増強
5.2.2クエンチ無しの蛍光増強
6ソリューションプラズマ法による新規な貴金属ナノ粒子分散水溶液調製     松田直樹、中島達郎
6.1実験
6.2結果
6.3まとめと今後の検討課題
第2章周期構造形成
1鋳型合成    近藤敏彰、益田秀樹
1.1鋳型材としての陽極酸化ポーラスアルミナ
1.2金属ナノドットの2次元規則配列
1.3金属ナノドットの3次元規則配列
1.4金属ナノ―マイクロ階層構造
2コロイドリソグラフィーによる金属ナノ構造の構築と応用        須川晃資
2.1コロイドリソグラフィー法とは?
2.2コロイドリソグラフィー法によるナノ構造体の構築
2.2.1トライアングルアレイ
2.2.2ハーフシェルアレイ
2.2.3キャビティアレイ
2.2.4ナノリング
2.2.5ナノクレセント
3干渉露光法     山田逸成、西井準治
3.1二光束干渉の理論
3.2干渉露光法
3.2.1レーザーの選択
3.2.2Lloydミラー干渉露光法
3.2.3二光束干渉露光法
3.3フォトレジストへの露光
3.3.1反射光により生じる定在波の影響
3.3.2反射防止膜
3.4周期構造の表面プラズモン回折への応用
4電子ビームリソグラフィー        上野貢生、三澤弘明
4.1電子ビームリソグラフィーによる金属ナノ構造体の作製
4.2ナノギャップを有する金ナノ構造体の作製
4.3作製した金ナノ構造体の光学特性
4.4電子ビームリソグラフィー/リフトオフにより作製した金ナノ構造の分解能評価
5ナノコーティングリソグラフィー:周期的高アスペクト比ナノ構造の形成とその光学応答     藤川茂紀
5.1ナノコーティングリソグラフィー
5.2高アスペクト比をもつ金ナノフィンの大面積周期的構造の作製とその光学特性
5.3ナノコーティングリソグラフィーを使った金属ナノギャップ構造の大面積作製
6エレクトロニクスを志向した金属ナノ粒子/有機薄膜の作製       長岡 勉、椎木 弘
6.1金属ナノ粒子による2次元配列膜の生成原理
6.2電子材料としての応用
6.3化学センサ電極としての応用
第3章加工・組織化技術とプラズモニック機能
1金ナノ粒子配列構造の作製と微細パターン化:自己集積化単分子膜による界面相互作用の制御    杉村博之
1.1酸-塩基相互作用による金ナノ粒子の吸着
1.2アミノシランSAMのパターニングと2D金ナノ粒子アレイの構築
1.3ナノプローブ加工による一次元粒子配列の作製
1.4金ナノ粒子アレイの再構造化
2多元組織化と光機能   玉田 薫
2.1銀ナノ微粒子による二次元結晶膜の作製
2.2銀ナノ微粒子による三次元積層膜の作製
3無機固体の光加工・改質     橋本修一
3.1シリコン基板の表面加工
3.2ガラス基板表面加工

【第U編 計測・センシング応用技術】

第4章MAIRSスペクトル測定による金属微粒子薄膜の光学異方性解析        長谷川 健
1吸収分光法と双極子配向解析
2表面選択律
3透過・RA組み合わせ法からMAIRS法へ
4MAIRS法の構築
5可視MAIRS法と局在プラズモン吸収の解析
第5章ナノインプリント技術によるLSPRセンサの開発      斉藤真人、民谷栄一
1LSPRバイオセンシング
第6章光ファイバを利用した表面プラズモンによるバイオセンシング      梶川浩太郎
1表面プラズモンバイオセンシング
2光ファイバ型表面プラズモンバイオセンサ
2.1光ファイバ
2.2伝搬型表面プラズモン光ファイババイオセンサ
2.3局在型表面プラズモン光ファイババイオセンサ
第7章格子結合型表面プラズモン励起増強蛍光(GC-SPF)法を用いた生体分子検出    田和圭子
1プラズモニックチップの作製
2プラズモニックチップ上の増強蛍光を利用したイムノセンサー
2.1モデル化合物を用いたセンシング
2.2イムノアッセイ
3蛍光顕微鏡下での高感度蛍光イメージング
第8章生体計測・生体応用     新留琢郎
1近赤外域に表面プラズモンバンドをもつ金ナノ粒子
2金ナノ粒子の生体適合化
3イメージング
3.1細胞イメージング
3.2In vivoイメージング
4フォトサーマル効果による温熱治療
5金ナノ粒子のフォトサーマル効果を利用した薬物リリースシステム
6フォトサーマル効果により促進される経皮ワクチンシステム
第9章SPRイメージング:生体分子解析への応用    京 基樹
1SPRイメージングとは
2SPRイメージング装置の概要
3SPRイメージングのためのアレイ作製技術
4生体分子解析への応用(転写因子の解析)
5真の生体分子解析への課題
第10章チップ増強ラマン散乱-原理と応用   鈴木利明、尾崎幸洋
1TERS装置とチップの特性
1.1装置の光学配置とその特性
1.1.1倒立型TERS装置
1.1.2正立型TERS装置
1.1.3斜め照射型TERS装置
1.2チップの制御法
1.3チップの作製法
2TERSの応用例

【第V編 フォトニクスへの応用】

第11章無機半導体太陽電池への応用      岡本隆之
1金属ストリップアレー(1次元回折格子)
2金属ナノ粒子
3背面反射器:1次元回折格子
4背面反射器:2 次元回折格子
第12章シリコン系太陽電池への応用   秋山 毅
1ナノ粒子を修飾した光導波路構造をもつシリコン光電変換素子
2pn接合構造の直近にナノ粒子を配置したシリコン太陽電池
3ナノ粒子を用いる反射防止効果に基づくシリコン太陽電池の効率向上
第13章有機系太陽電池への応用
1単分子膜系光電変換   池田勝佳・魚崎浩平
1.1プラズモン共鳴と光捕集アンテナ
1.2平滑な電極表面における伝搬型プラズモンの利用
1.3ナノ構造化電極表面における局在プラズモン共鳴の利用
1.4平滑な電極表面における局在プラズモン共鳴の利用
2金属ナノ粒子の導入   高橋幸奈、山田 淳
2.1プラズモンの効果/プラズモン以外の効果
2.2シミュレーションの活用
2.3粒子密度依存性
2.4色素量依存性
2.5色素―粒子間の距離依存性
3有機薄膜太陽電池        馬場 暁、新保一成、加藤景三、金子双男
3.1グレーティングカップリング表面プラズモン共鳴法
3.2金属格子上有機太陽電池の表面プラズモン共鳴特性
3.3金属格子上に作製した有機薄膜太陽電池の短絡光電流特性
4プラズモン誘起電荷分離による光電変換とその応用    立間 徹
4.1プラズモン誘起電荷分離
4.2光電変換への応用
4.3光触媒への応用
4.4その他の応用

【第W編 デバイス応用技術】

第14章表面プラズモンアンテナを利用したフォトダイオードの高感度化     藤方潤一
1表面プラズモンアンテナに関して
1.1一次元金属スリットアレイ構造による表面プラズモン共鳴効果
1.2表面プラズモンアンテナによる金属微小開口からの異常透過現象
2フォトダイオードの高感度化
2.1面入射型フォトダイオード
2.2導波路結合型フォトダイオード
2.3オンチップ光配線への応用
第15章プラズモニクスの発光素子への応用     岡本晃一
1プラズモニクスによる赤外発光の高効率化
2プラズモニクスによる可視発光の高効率化
3さらなる波長域、材料系への応用
4デバイス応用の現状と将来展望
第16章プラズモニック導波路      高原淳一
1金属薄膜導波路
2金属スラブ導波路
3金属スラブ導波路における選択的励起



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