Kirsch, M., Lehn, R., Paech, S., Andrieu-Brunsen, A. “Automated Plasmon-Selective Laser Writing in Mesoporous Thin Films Through Decoupling of the Initiator Absorption and Plasmon Wavelength.” Small Sci. 2026, 6, e202500435. https://doi.org/10.1002/smsc.202500435
メソポーラス材料は、その高い比表面積と空間的閉じ込め効果により、分子センシング、触媒反応、分離技術、エネルギー変換などの先端技術において重要な役割を果たすことから、近年盛んに研究が進められている。特に、直径数ナノメートルの細孔を持つメソポーラスシリカ薄膜は、細孔内部を刺激応答性高分子で機能化することで、イオン輸送の制御や分子ゲーティングが可能となる。高分子の配置精度を向上させる手法として、レーザー光を用いて光反応性前駆体を局所的に重合させる直接レーザー描画法が注目されている。また、金ナノ粒子などのプラズモニック材料が示す局在表面プラズモン共鳴は、粒子近傍にナノスケールの増強電場を形成するため、局所的な光化学反応の誘起に有望である。
しかし、従来のプラズモン誘起重合法では、プラズモニックナノ粒子と光開始剤の吸収波長が重複しているため、プラズモン近接場による選択的な重合だけでなく、レーザー遠方場による非選択的な重合も同時に進行するという問題があった。この遠方場重合を抑制するには照射エネルギーを閾値以下に制限する必要があり、自動化レーザー描画への応用が困難であった
そこで本研究では、光開始剤P3TCMPAの吸収極大（446 nm）とプラズモン共鳴波長（545 nm）を115 nm離間させることで、561 nmレーザー照射時に開始剤の直接励起を抑制し、プラズモン選択的重合を実現した。Cobolt社製561 nm連続波レーザーを用いてメソポーラスシリカ薄膜内に埋め込んだ金ナノ球を励起し、ホットエレクトロン生成や熱移動による非放射的機構を介した重合開始を達成した。この手法により、エネルギー閾値に依存せず、遠方場重合を伴わない自動プラズモン選択的レーザー描画が可能となり、高分子スポットの側方分解能は最小40.7 μmに達した。
※本要約は、オープンアクセス論文（CC BY 4.0）に基づいています。
プラズモンの励起に使用された561nmレーザー
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