第24弾｜プラズモニックって、なんなん？

プラズモニック。

この言葉、前から普通に見ていました。

でも考えてみると……

何のことか全然説明できない。

光？

金属？

ナノ？

なんとなくその辺の話なんかな、くらい。

いや、そもそも……

プラズモニックって、なんなん？🤔

ちょうどナノ・トラクション代表とのやり取りで、

「プラズモニック、調べてみます」

という話をしたところ、

難しいけど楽しい、という感じの返事が返ってきました。

……そんなに難しいん？

そういえば以前にも、

SEM、TEM、AFM

なんて言葉を教えてもらっています。

さらに今回調べ始めると、

NHoM（ニョム）

まで出てきました。

待って。

まずプラズモニックから分からん。

ということで今回は、そこから順番に調べてみます。

まず「プラズモン」って何なん？

「プラズモニック」を調べると、

かなり早い段階で出てくるのが、

プラズモン。

一文字減った。

でも、まだ分からん。

いろいろな説明を読んでいくと、今回の話で重要なのは、

金属の中にある、動きやすい電子。

そこへ光が当たる。

条件が合うと、その電子たちが集団として動く現象があります。

かなりざっくり言えば、

光が来る
↓
金属の電子たちが集団で動く

まず私は、これくらいで理解することにしました。

細かい物理まで追い始めると、この記事が終わらなくなりそうです。

私が知りたいのは、

プラズモニックって何なん？

なので。

分かったと思ったら、今度はLSPR

次に出てきたのが、

LSPR。

正式には、

Localized Surface Plasmon Resonance

日本語では、

局在表面プラズモン共鳴。

……。

日本語になっても難しい。

ここも全部覚えるのはやめます。

今回必要なのは、

金属のナノ粒子のような、とても小さな構造では、

光と電子の動きが、ある条件で強く反応することがある

というところ。

しかも、

ナノなら何でも同じというわけでもない。

材料。

大きさ。

形。

周りの環境。

そういった違いでも、光への反応が変わってきます。

ちょっと待って。これ、洗車と関係あるん？

ここまで、

光。

電子。

LSPR。

……。

調べ始めたのは自分なんですが、

だいぶ洗車から遠くない？

と、私も思い始めました。

そこで少し寄り道しました。

そもそも、

ナノ技術って、自動車の塗装とは関係ないん？

調べてみると……

ちゃんと車に戻ってきました。

自動車のクリア塗装です。

自動車用クリアコートにナノサイズのシリカを加えて、傷への耐性などを調べた研究があります。

そして評価方法を見ていたら、

実験室の洗車シミュレーター

まで出てきました。

実際にナノシリカを加えた自動車用クリアコートについて、洗車シミュレーターを含む複数の方法で傷の状態などを評価した研究が報告されています。

……。

洗車傷、ちゃんと研究されてるやん。

急に身近になりました。

光とか電子とか言い始めて、

「さすがに洗車から遠くなってきたな」

と思っていたんですが、

意外と遠い世界でもありませんでした。

でも、ここは一緒にしません。

今出てきたのは、

自動車用クリアコートにナノシリカを利用する話。

今回調べている、

プラズモニックそのものの例ではありません。

同じ「ナノ」でも、

材料も違う。

目的も違う。

起きていることも同じとは限らない。

でも私には、

「ナノって、研究室の中だけの遠い話でもないんやな」

と分かるには十分でした。

毎回洗っている車の、

しかも気になる洗車傷のところまで、

ちゃんとナノの話が来ていました。

では改めて、

プラズモニックへ戻ります。

そして出てきた「ニョム」

ここで登場するのが、

NHoM。

読み方は、

ニョム。

……何なん、それ。

調べてみると、

Nanohemisphere on Mirror

の略でした。

Nanohemisphere
＝ ナノサイズの半球

on Mirror
＝ 鏡の上

つまり、

「鏡の上のナノ半球」

です。

名前、思ってたよりそのままやった。

でも、

なんで鏡の上なん？

という新しい疑問が出てきました。

「鏡の上」には、ちゃんと意味があった

研究されているNHoMをものすごく簡単にすると、

金属のナノ半球

その下に、

とても薄い層

さらにその下に、

金属のミラー

という構造です。

2021年にScientific Reportsで発表された研究では、金属のナノ半球と金属基板の間に薄いAl₂O₃の層を入れたNHoMが実際に作られています。

しかも、その薄い層の厚さを変えることで、LSPRの反応も変化しました。

つまり、

「鏡の上に半球が乗っています」

という見た目だけの名前ではなかった。

さらに2023年には、銀を使ったNHoMで可視光の広い範囲の色を作り分け、センシングへの応用まで研究されています。

材料。

大きさ。

形。

周囲。

下に何があるか。

その間隔。

……。

ナノの世界、思ってた以上に細かい。

でもここまで来ると、

最初は意味不明だった、

「プラズモニック」

という言葉が少しだけ見えてきました。

でも、ここでまた気になった

ここまで普通に、

ナノ半球があります。

薄い層があります。

光への反応が変わります。

と書いてきました。

でも……

これ、どうやって「本当にそうなってる」って確かめるん？

ナノですよ。

普通に目で見える大きさじゃない。

そして、さっき見た自動車用クリアコートもそうですが、

カーケアの世界でも、

「ナノ」

という言葉は普通に見かけます。

私は今まで、

ほぼそのまま読んでいました。

でも今回調べているうちに、

同じ「ナノ」という言葉でも、何を確認しているのかは分けて考えた方がよさそう

と思うようになりました。

材料そのもの。

その形や構造。

そこで起きる現象。

そして実際にどう働くのか。

調べる場所が、それぞれ違うんですね。

じゃあ研究の世界では、

そんな小さなものを、どうやって確かめているん？

顕微鏡で見えたら、それで「効果まで確認できた」ことになるん？

ここを追っていくと、

「ナノ材料がある」ことと、「その現象が起きている」ことと、「製品として働いている」ことは、同じ確認ではない

というところまでつながってきました。

ここから、もう少しだけ深く追ってみます。