プラズモン顕微鏡

プラズモン顕微鏡（プラズモンけんびきょう）は、物質の表面などで生じるプラズモン現象を用いて画像を生成する顕微鏡の総称です。プラズモンを利用する点は共通していますが、具体的な撮像の仕組みや、高い分解能を得るための方法は種類によって大きく異なります。走査型近接場光顕微鏡や走査型プローブ顕微鏡の考え方を応用することで、光学顕微鏡の限界を超える分解能を実現しています。

表面プラズモン共鳴顕微鏡

表面プラズモン共鳴顕微鏡（SPRM: Surface Plasmon Resonance Microscope）は、金属と誘電体の界面を伝わる電子密度の波である表面プラズモンを利用して、試料表面の情報を画像化する手法です。この顕微鏡では、主に試料表面の屈折率の分布、微細な形状、あるいは薄い膜の厚みなどを調べることができます。

測定原理としては、試料表面にレーザー光を特定の角度で照射し、発生する近接場光と試料界面における波数が一致したときにプラズモン共鳴が起こります。共鳴が発生すると、入射光のエネルギーがプラズモンの励起に吸収されるため、反射される光の強度が著しく減少します。この反射率が急激に低下する角度を共鳴角と呼びます。

重要なのは、この共鳴角が、試料を構成する物質の誘電率、すなわち屈折率に強く依存する点です。したがって、試料表面上で共鳴角がどのように変化するかを測定することで、その場所の誘電率（屈折率）の分布を詳細に明らかにすることが可能になります。これにより、試料表面の微細な構造や組成の違いを画像として捉えることができます。

局在プラズモン共鳴顕微鏡

局在プラズモン共鳴顕微鏡（LPRM: Localized Plasmon Resonance Microscope）は、走査型プローブ顕微鏡の一種として分類されることがあります。この手法では、微小な金属製の球体や構造体に光を照射した際に、その表面に局在化して発生するプラズモン共鳴現象を活用して、試料の情報を取得します。

局在プラズモン共鳴の特徴は、プラズモンがごく狭い領域に閉じ込められる点にあります。LPRMでは、この局在化したプラズモンをプローブとして用いることで、高い空間分解能を実現します。光学顕微鏡の分解能は通常、使用する光の波長によって制限されますが、LPRMの分解能は、プラズモンが局在する微小な金属構造体（例えば金属球）の直径によって決まります。これにより、可視光の波長よりもはるかに小さいスケールの構造を観察することが可能となります。

主な用途

プラズモン顕微鏡は、その高い表面感度や分解能から、様々な分野で活用されています。

材料分析: 物質表面の組成や構造、膜厚などの評価に用いられます。
生物の観察: 細胞表面や生体分子の挙動、相互作用の観察に応用されます。
* 分子反応の観察: 固体表面や界面での化学反応プロセスをリアルタイムで追跡するために使用されます。

これらの応用分野において、プラズモン顕微鏡は従来の顕微鏡では得られなかった貴重な情報を提供しています。

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