2025-11-10 東北大学
図1. Mie空孔共鳴による屈折率変化検出とそのアンビルセルへの応用。（左上）Mie空孔の形成されたヒ化ガリウム（GaAs）基板の走査型電子顕微鏡像（SEM像）と反射光学顕微鏡像。反射光学顕微鏡像は、基板周辺の媒質の屈折率（n）が1と1.38の場合を示している。周辺媒質の屈折率によって、Mie空孔共鳴の色が変化していることがわかる。図はArslan et al., ACS Photonics 2025, 12 (7) 3945. から一部改変し転載した。（右上）アンビルセルの模式図と試料室の光学顕微鏡像。（下）本研究で作製した4H-SiCアンビルのMie空孔のSEM像と反射光学顕微鏡像。赤い矢印はアンビル表面に作製されたMie空孔配列体の位置を示している。Mie空孔配列体の色の変化から高圧下の物質の屈折率変化を検出する。
＜関連情報＞
- https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2025/11/press20251110-02-meta.html
- https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20251110_02web_meta.pdf
- https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.5c05941
高圧屈折率センシングのためのミー空隙 Mie Voids for High-Pressure Refractive Index Sensing
Hiromasa Niinomi,Hiroki Nada,Tetsuya Hama,Kazuhiro Gotoh,Yumiko Kodama,Tomoya Oshikiri,Masaru Nakagawa,and Yuki Kimura
The Journal of Physical Chemistry C Published: November 8, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5c05941
Abstract
A simpler and more sensitive method for the measurement of the refractive index (RI) of materials under high pressure is desirable for the advancement of materials science. Nanophotonic RI sensing based on the localized surface plasmon resonance (LSPR) of gold nanorods dispersed in an anvil cell could achieve simplicity and high sensitivity. However, this method is restricted by deformations of the nanorods resulting from nonhydrostatic effects and so on. Here, we have developed a dielectric Mie-void resonator array for local RI sensing at high pressures by fabricating a submicron hole array on an anvil of stiff 4H-silicon carbide. The spectral shift of the Mie voids allowed us to detect pressure-induced changes in the RI of water with the sensitivity of approximately 290 ± 110 nm per RI unit, which is comparable with that based on LSPR. Our method has the advantages of robustness against deformation and a fine spatial resolution.
