【手続補正書】
【提出日】平成16年4月28日(2004.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラクタルを含む複数の凝集ナノ粒子、またはパーコレーションしきい値付近でランダムに提供された金属粒子またはそのクラスタの半連続金属膜を含むフラクタル媒質と、
マイクロキャビティと
を含み、前記媒質は前記マイクロキャビティの近くに配置される光センシング増強物質。
【請求項２】
レーザアブレーション、粒子堆積、およびリソグラフィからなる群から選択される方法により、好ましくはフラクタルの作製のために電子またはイオンビームを使用して、前記マイクロキャビティの近くに前記媒質とともに堆積される検体をさらに含み、任意選択で、前記物質は、前記検体および前記媒質の上に置かれた非反応性表面コーティングをさらに含む請求項１に記載の物質。
【請求項３】
マイクロキャビティを提供するステップと、
フラクタル媒質を前記マイクロキャビティの近くに提供するステップとを含み、
任意選択で、レーザアブレーション、粒子堆積、およびリソグラフィからなる群から選択される方法により、好ましくはフラクタルの作製のために電子またはイオンビームを使用して、前記マイクロキャビティの近くに前記媒質とともに検体を堆積するステップをさらに含み、任意選択で、前記検体および前記媒質の上に非反応性表面コーティングを置くステップをさらに含む、光センシング増強物質を作成する方法。
【請求項４】
フラクタルを含む複数の凝集ナノ粒子、またはパーコレーションしきい値付近でランダムに提供された金属粒子またはそのクラスタの半連続金属膜を含むフラクタル媒質；
マイクロキャビティ、前記媒質は前記マイクロキャビティの近くに配置される；
前記媒質に入射する光源；および
前記媒質から反射される光の検出器を含み、
任意選択で、検体が前記媒質に直接接触して置かれ、
任意選択で、検体が前記媒質から離れて置かれ、
任意選択で、前記光源は２つの対向伝搬する光源を含み、
任意選択で、前記光源は単一ビームポンプを有する前方４波混合ジオメトリを含み、
任意選択で、前記光源は差周波発生過程を使用し、
任意選択で、前記マイクロキャビティは石英管、石英棒、シリカ微小球、変形微小球、および微小長球(microspheroid)からなる群から選択され、
任意選択で、前記検出器は、ラマン信号および光ルミネセンス信号からなる群から選択され、任意選択で、非線形ラマン信号、超ラマン信号、および非線形光ルミネセンス信号からなる群から選択される１つまたは複数の信号を検出する光センサ。
【請求項５】
物質でドープ処理されたフラクタル媒質を提供するステップ、該媒質は、フラクタルを含む複数の凝集ナノ粒子またはパーコレーションしきい値付近でランダムに提供された金属粒子またはそのクラスタの半連続金属膜をオプションで含む；
前記ドープ処理されたフラクタル媒質をマイクロキャビティの近くに配置するステップ；
前記ドープ処理されたフラクタル媒質を光源で励起するステップ；および
前記ドープ処理されたフラクタル媒質から反射される光を検出するステップを含み、
任意選択で、検体が前記媒質に直接接触して置かれ、
任意選択で、検体が前記媒質から離れており、
任意選択で、前記光源は２つの対向伝搬する光源を含み、
任意選択で、前記光源は単一ビームポンプを有する前方４波混合ジオメトリを含み、
任意選択で、前記光源は差周波発生過程を使用し、
任意選択で、前記マイクロキャビティは石英管、石英棒、シリカ微小球、変形微小球、および微小長球(microspheroid)からなる群から選択され、
任意選択で、前記検出するステップは、ラマン信号および光ルミネセンス信号からなる群から選択され、任意選択で、非線形ラマン信号、超ラマン信号、および非線形光ルミネセンス信号からなる群から選択される１つまたは複数の信号を検出することを含む光センシング方法。
【請求項６】
物質を検出する方法であって、
前記物質およびフラクタル媒質の両方をマイクロキャビティの近くで少なくとも１つの光源で励起するステップ、該媒質は、フラクタルを含む複数の凝集ナノ粒子、またはパーコレーションしきい値付近でランダムに提供された金属粒子またはそのクラスタの半連続金属膜を含む；および
前記物質の分光データを検出するステップを含み、
任意選択で、前記物質は、兵器用化学および生物剤、化学および生物環境汚染物質、自然災害から生じる汚染物、人為改変的活動から生じる汚染物、爆薬、規制薬物、製造プロセスストリームにおける化学および生物剤、ならびに、血液、血液副産物、尿、唾液、脳脊髄液、涙、精液、子宮分泌物、糞便、呼気、肺分泌物、皮膚、および眼房水からなる群から選択される基質中の化学および生物剤からなる群から選択され、
任意選択で、前記検出するステップは、ラマン信号および光ルミネセンス信号からなる群から選択され、任意選択で、非線形ラマン信号、超ラマン信号、および非線形光ルミネセンス信号からなる群から選択される１つまたは複数の信号を検出することを含む方法。
【請求項７】
フラクタル媒質を含む光増強物質であって、前記媒質は、ほぼそれらのパーコレーションしきい値におけるランダムに分布した金属粒子およびそれらのクラスタまたはフラクタルを含んだ複数の凝集ナノ粒子の半連続金属膜をオプションで含み、
任意選択で、前記金属は、銀、金、銅、白金、ニッケル、およびアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含み、
任意選択で、前記金属粒子は、およそ１ナノメートルと１０００ナノメートルの間の平均の幅を有し、
任意選択で、前記金属粒子およびそれらのクラスタは、個々の金属粒子の幅から前記金属膜の横方向サイズまで変化する長さを有し、
任意選択で、前記半連続金属膜は、およそ１ナノメートルと１００ナノメートルの間の平均の厚さを有し、
任意選択で、前記半連続金属膜は、ｐc−（εdielectric／｜εmetal｜）0.36とｐc＋（εdielectric／｜εmetal｜）0.36の間の範囲内にある金属充填率ｐを有し、ただしｐcは前記パーコレーションしきい値における金属充填率であり、εdielectricは前記半連続金属膜の誘電成分の誘電関数すなわち誘電率であり、εmetalは前記半連続金属膜の金属成分の誘電関数すなわち誘電率であり、
任意選択で、前記半連続金属膜は、イオン交換、熱蒸発、パルスレーザ堆積、レーザアブレーション、電子ビーム堆積、イオンビーム堆積、スパッタリング、無線周波グロー放電、およびリソグラフィからなる群から選択される少なくとも１つの方法で製造され、
任意選択で、前記物質は、およそ１０ナノメートルと１００，０００ナノメートルの間、好ましくはおよそ２００ナノメートルと２０，０００ナノメートルの間の光波長で光増強を提供し、
任意選択で、前記媒質の近くに置かれた検体をさらに含み、任意選択で、前記検体は、原子、分子、ナノ結晶、ナノ粒子、および生体物質からなる群から選択される少なくとも１つの検体を含み、任意選択で、前記検体はキラルであり、任意選択で、前記検体、前記媒質、およびその両方からなる群から選択される構成要素の上に置かれた非反応性表面コーティングをさらに含み、
任意選択で、誘電体および半導体物質からなる群から選択される１つまたは複数の物質からなるマイクロキャビティ／マイクロ共振器をさらに含み、任意選択で、前記マイクロキャビティは、球、変形球、長球、棒、および管からなる群から選択され、任意選択で、前記マイクロキャビティは半導体レーザキャビティであり、任意選択で、前記媒質は、内側および外側表面からなる群から選択される前記マイクロキャビティの１つまたは複数の表面に配置され、任意選択で、前記媒質は、前記マイクロキャビティの一体化された構成要素である光増強物質。
【請求項８】
ランダムに分布した金属粒子およびそれらのクラスタの、ほぼそれらのパーコレーションしきい値における半連続金属膜を含む媒質と、
前記媒質に入射する光源と、
前記媒質から放出される光の１つまたは複数の検出器とを含み、
任意選択で、前記検出器は、フルオレセンス、自発放出、ラマン散乱、レイリー散乱、ブリユアン散乱、ならびに、誘導ラマン散乱、超ラマン散乱、超レイリー散乱、多光子反ストークス放出、高調波発生、和周波発生、差周波発生、光パラメトリック過程、多光子吸収、３波および４波混合、ならびに位相共役からなる群から選択される非線形光学過程、からなる群から選択される少なくとも１つの信号を検出する光センサ。
【請求項９】
ドープ処理されたフラクタル媒質を提供するステップ、該媒質は、ほぼそれらのパーコレーションしきい値におけるランダムに分布した金属粒子およびそれらのクラスタまたはフラクタルを含んだ複数の凝集ナノ粒子の半連続金属膜を含む；
前記ドープ処理された媒質を媒質の近くに配置するステップ；
前記ドープ処理された媒質を光源で励起するステップ；および
前記ドープ処理された媒質から放出される光を検出するステップを含み、
任意選択で、前記検出するステップは、フルオレセンス、自発放出、ラマン散乱、レイリー散乱、ブリユアン散乱、ならびに、誘導ラマン散乱、多光子反ストークス放出、超ラマン散乱、超レイリー散乱、高調波発生、和周波発生、差周波発生、光パラメトリック過程、多光子吸収、３波および４波混合、ならびに位相共役からなる群から選択される非線形光学過程、からなる群から選択される少なくとも１つの信号を検出することを含み、
任意選択で、マイクロキャビティ／マイクロ共振器を使用するステップをさらに含む光センシング方法。
【請求項１０】
検体物質を検出する方法であって、
前記検体物質およびフラクタル媒質の両方を前記検体物質の近くで少なくとも１つの光源で励起するステップ、該媒質は、ほぼそれらのパーコレーションしきい値におけるランダムに分布した金属粒子およびそれらのクラスタまたはフラクタルを含む複数の凝集ナノ粒子の半連続金属膜を含む；および
前記物質およびフラクタル媒質から放出される光を検出するステップを含み、
任意選択で、前記検出するステップは、フルオレセンス、自発放出、ラマン散乱、レイリー散乱、ブリユアン散乱、ならびに、誘導ラマン散乱、多光子反ストークス放出、超ラマン散乱、超レイリー散乱、高調波発生、和周波発生、差周波発生、光パラメトリック過程、多光子吸収、３波および４波混合、ならびに位相共役からなる群から選択される非線形光学過程、からなる群から選択される少なくとも１つの信号を検出することを含み、
任意選択で、マイクロキャビティ／マイクロ共振器を使用するステップをさらに含み、
任意選択で、前記検体物質は、原子；分子；ナノ粒子；水中および大気中の化学剤；水中および大気中の生物剤；空気中、水中、土壌中、工場敷地もしくはその近く、またはごみ捨て場の汚染物質および環境ハザード；爆薬；規制薬物；食品中の残留化学物質；食品毒；ならびに人間および動物の体、体液、および排出物内の化学および生物剤からなる群から選択され、任意選択で、前記分子はキラル分子を含む方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
近接場光学信号は、本発明のナノ粒子（非凝集ナノ粒子および／または凝集ナノ粒子のいずれでもよい）により増強され得る。検出されるべき物質を、ナノ粒子を含む媒質にドープすることにより、近接場光学信号は増強される。光信号が光ファイバを通して検出される方法では、媒質は代わりに光ファイバの入力端に堆積され得る。さらに、本発明のマイクロキャビティは、物質がマイクロキャビティの近くに配置されるとき、その物質の近接場光学分光を増強することができる。ドープ処理された媒質をマイクロキャビティと組み合わせ、媒質をマイクロキャビティの近くに配置することによっても、近接場光学分光は増強され得る。光信号が光ファイバを通して検出される場合、代わりに媒質が光ファイバの入力端に堆積することも可能である。