Robin R. Jones, Cornelia Miksch, Hyunah Kwon, Coosje Pothoven, Kristina R. Rusimova, Maarten Kamp, Kedong Gong, Liwu Zhang, Tim Batten, Brian Smith, Alejandro V. Silhanek, Peer Fischer, Daniel Wolverson, and Ventsislav K. Valev. “Dense Arrays of Nanohelices: Raman Scattering from Achiral Molecules Reveals the Near-Field Enhancements at Chiral Metasurfaces.” Adv. Mater. 2023, 35, 2209282. https://doi.org/10.1002/adma.202209282
背景
物質固有の振動情報を捉えるラマン分光において、ナノ構造体を用いて光と物質の相互作用を劇的に高める表面増強ラマン散乱（SERS）は、ウイルスや環境汚染物質の同定における極めて高感度な手法である 。人工的に設計された微細構造の集合体であるメタ表面は、光をナノスケールで閉じ込め、自由自在に制御する能力を有する 。中でも、螺旋構造を持つナノヘリックスは、電場が回転しながら進む円偏光（CPL）と特異的に相互作用する性質を持つ 。この三次元的な構造に由来する高い表面積と掌性は、光の偏光状態に応じて特定の電磁場増強領域（ホットスポット）を形成するため、次世代の材料科学や量子光学における重要な基盤材料として期待されている 。
従来の問題点
しかし、既存の螺旋状の表面増強ラマン散乱基板は、構造の長さが0.5マイクロメートルを超える大型のものが多く、広範囲において均一かつ再現性の高い増強を得ることや製造費用を抑えることが困難であるという問題点がある 。また、メタ表面の近接場における円偏光への感度を、複雑な装置を用いずに詳細に評価する手法が確立されていないという課題も存在する 。
解決方法と結果
そこで、本研究ではナノグラデーション角蒸着法（nanoGLAD）を用い、長さ約100ナノメートルの銀および金合金による微細なナノヘリックスの密な配列を作製することで、安価かつ高品質な基板を実現し、問題を解決した 。非キラルな報告分子であるクリスタルバイオレットを用い、円偏光強度差（CID）スペクトルを測定する新たな手法により、メタ表面の近接場における円偏光感度を可視化した 。本実験で使用されたCobolt社製レーザーは、波長532nmの安定した狭帯域連続波光源として、ラマン散乱の励起および円偏光に対する基板の応答評価のために導入された 。
※この要約は、オープンアクセス論文（CC BY 4.0）に基づいています。
論文で使用されたCoboltのレーザー
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