外部反射配置に対して、BK-7プリズム/Ag薄膜/ギャップ(吸着種)/AgNPの全反射配置で、Ag 薄膜/吸着種界面の伝搬性表面プラズモン(propagating surface plasmon, PSP)の共鳴角で励起する条件で、AgNPを固定すると、入射光がまずPSP励起で10² 倍強くなるために、全反射配置のギャップモードでは、外部反射配置に比べて、より大きな電場増強が得られること、特にAgNP被覆率が少ないほど、より効率的にPSPを励起できるために、より大きな増強度が得られることを理論計算及び実験的に証明した(図➋-25, Table ➋-2, [41])。

このメカニズムは、AgNPが熱運動により銀薄膜表面付近(～10 nm以内)に近づいたときに、ギャップモードで増強された電場が、ナノ粒子内に双極子を、それが基板内に鏡像双極子を誘起する。これらの双極子－誘起双極子間相互作用は、ナノ粒子表面に電荷が無い場合はvan der Waals力と足し算で働き、反発力がないために、光照射により捕捉が促進される。さらに、銀基板と銀ナノ粒子がともに同符号の表面電荷をもつ場合には、イオン強度が低い位場合には、通常は静電反発によるエネルギー障壁のために、平衡論的には銀ナノ粒子は銀基板上に捕捉されることはない。しかし、光照射がある場合には光捕捉力が引力として働くために、レーザパワーで捕捉力を制御すると、表面電荷及びその対イオンの電気二重層の厚さで決まる、ある閾値を超えるレーザパワーを照射すると、銀ナノ粒子は捕捉される。これに対して、非照射位置には粒子はほとんど固定されない。この方法を使うと、光捕捉力の実験的な評価を行うことができる。

表面電荷の有無によらず、光捕捉力で一旦、近接領域に固定された銀ナノ粒子は、粒子と基板の距離が<5 nmではvan der Waals力が支配し、逆向きに銀ナノ粒子が銀薄膜から離れることは熱エネルギーでは(エネルギー障壁を超えることは)不可能なため、非可逆的な光捕捉が起きる(図➋-27)。この光捕捉は、銀基板に電荷が無いとき、溶液のイオン強度が高くなると、より固定されやすくなる。これは、クエン酸還元法で形成したAgNPを塩化物置換した結果、AgNP表面に負電荷が存在し(ゼータ電位 z=-45 mV)、その近傍に対イオンである金属カチオンが集積し電気二重層を形成するためである。イオン強度を高くすると、flocculationが起こりやすくなるのと同じメカニズムで、AgNP表面の電気二重層が薄くなり、チオフェノール単分子膜をコートしたAg基板上に近づきやすくなるために、AgNPが捕捉されやすくなる。

さらに、プリズム/Ag薄膜/チオール単分子層の全反射配置で光捕捉すると、Ag薄膜に垂直な方向にのみギャップモード電場が形成されるために、AgNPがAg薄膜表面に垂直な(z)方向に積み重なることを見出した。この方法を触媒活性等の機能を持つ異方性ナノ粒子系に使うと、外部反射配置で、光電場方向を偏光で制御することで、銀薄膜面内方向の１次元配列形成ができる。あるいは、全反射配置で、Ag薄膜に垂直な方向の電場を利用して、立方体形状等を持ったナノ構造体(nanocube)をｚ軸方向に積み重ねることも可能と考えられる。これにより機能性ナノ粒子の配列形成を現在行っている。AFMカンチレバーチップに光捕捉を利用してAgNPを固定することも可能で、このプローブを用いて、Ag基板上の分子とAgNP表面に修飾した分子の間の分子間力を測定する、あるいは光チョッパを用いて、AFMによるトポ像とプローブと試料表面の引力を同時に高速で測定することも可能と考えられる。