Ultrahigh-sensitive single molecular spectroscopy of lightharvesting complexes by using optical microresonators

• Project/Area Number: 21840003
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: FUJIWARA Masazumi Hokkaido University, 電子科学研究所, 助教 (30540190)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥2,639,000 (Direct Cost: ¥2,030,000、Indirect Cost: ¥609,000); Fiscal Year 2010: ¥1,222,000 (Direct Cost: ¥940,000、Indirect Cost: ¥282,000); Fiscal Year 2009: ¥1,417,000 (Direct Cost: ¥1,090,000、Indirect Cost: ¥327,000)
• Keywords: 非線形光学 / 光物性 / ナノフォトニクス / 単一分子分光 / 超高感度 / フォトニクス / 光ナノファイバ / 微小球共振器 / 光合成蛋白 / コヒーレント分光 / 量子光学

Research Abstract

We have developed ultrahigh-sensitive single molecular spectroscopy by using nano-photonic devices including optical microresonators and nanofibers and have applied this method to single photosynthetic light-harvesting pigment-protein complexes. We have demonstrated (1) the single molecular observation of the light-harvesting complexes at room temperature with a conventional objective and (2) high-sensitive fluorescence detection of quantum dots using nanofiber (6.6% of the total emission photons was detected). These facts suggest that it is possible to detect fluorescence of single light-harvesting complexes with 4-times greater fluorescence collection efficiency.

Research Products

• [Journal Article] Optical transmittance degradation in tapered fibers (2011)
  • Author(s): Masazumi Fuiiwara, Kiyota Toubaru, Shigeki Takeuchi
  • Journal Title: Opt.Express
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical transmittance degradation in tapered fibers (2011)
  • Author(s): Masazumi Fujiwara, Kiyota Toubaru, Shigeki Takeuchi
  • Journal Title: Optics Express 2011年3月31日掲載受理 Volume: (掲載確定,掲載確定)
  • NAID: 120003025354
  • Peer Reviewed
• [Presentation] テーパ光ファイバによる単一発行体の蛍光検出とそのテーパ部直径依存性 (2011)
  • Author(s): 藤原正澄、野田哲矢、桃原清太、趙洪泉、竹内繁樹
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] テーパ光ファイバによる単一発行体の蛍光検出とそのテーパ部直径依存性 (2011)
  • Author(s): 藤原正澄、野田哲矢、桃原清太、趙洪泉、竹内繁樹
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県)
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] Polarization-purity spectra of a tapered-fiber-coupled microsphere cavity system at cryogenic temperatures (2011)
  • Author(s): M.Fujiwara, A.Tanaka, K.Toubaru, H.Q Zhao, H.Takashima, S.Takeuchi
  • Organizer: SPIE Photonics west 2011
  • Place of Presentation: San Francisco USA
  • Year and Date: 2011-01-25
• [Presentation] 分子の輻射場制御を利用した新しい単一分子分光法とそのカロテノイドへの応用可能性 (2010)
  • Author(s): 藤原正澄
  • Organizer: 2010年カロテノイド若手の会
  • Place of Presentation: 箱根路開雲ホテル
  • Year and Date: 2010-12-20
• [Presentation] 分子の輻射場制御を利用した新しい単一分子分光法とそのカロテノイドへの応用可能性 (2010)
  • Author(s): 藤原正澄
  • Organizer: 2010年カロテノイド若手の会
  • Place of Presentation: 箱根路開雲ホテル(神奈川県)
  • Year and Date: 2010-12-20
• [Presentation] Fiber-copuled Microsphere at Cryogenic Temperatures for Cavity QED Experiemtns Using Single Diamondo NV Centers (2010)
  • Author(s): M.Fujiwara, K.Toubaru, A.Tanaka, H Q.Zhao, H.Takashima, K.Sasaki, S.Takeuchi
  • Organizer: Updating Quantum Cryptography and Communications 2010
  • Place of Presentation: ANAインターコンチネンタルホテル東京
  • Year and Date: 2010-10-19
• [Presentation] Fiber-copuled Microsphere at Cryogenic Temperatures for Cavity QED Experiemtns Using Single Diamondo NV Centers (2010)
  • Author(s): M.Fujiwara, K.Toubaru, A.Tanaka, H.Q.Zhao, H.Takashima, K.Sasaki, S.Takeuchi
  • Organizer: Updating Quantum Cryptography and Communications 2010
  • Place of Presentation: ANAインターコンチネンタルホテル東京(東京都)
  • Year and Date: 2010-10-19
• [Presentation] 極低温下におけるテーパファイバ・微小球結合系の実現と制御 (2010)
  • Author(s): 藤原正澄、桃原清太、田中陽、趙洪泉、高島秀聡、竹内繁樹
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] 極低温下におけるテーパファイバ・微小球結合系の実現と制御 (2010)
  • Author(s): 藤原正澄、桃原清太、田中陽、趙洪泉、高島秀聡、竹内繁樹
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] 光ナノファイバの透過率減少に関する研究 (2010)
  • Author(s): 桃原清太,藤原正澄,竹内繁樹
  • Organizer: 第22回量子情報技術研究会(QIT22)
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2010-05-10
• [Presentation] テーパファイバ・微小球結合系における強結合状態の実現に向けて2 (2010)
  • Author(s): 藤原正澄,桃原清太,趙洪泉,竹内繁樹
  • Organizer: 第22回量子情報技術研究会(QIT22)
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2010-05-10
• [Presentation] テーパファイバ・微小球結合系における強結合状態の実現に向けて2 (2010)
  • Author(s): 藤原正澄, 桃原清太, 趙洪泉, 竹内繁樹
  • Organizer: 第22回量子情報技術研究会(QIT22)
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-05-10
• [Presentation] 光ナノファイバの透過率減少に関する研究 (2010)
  • Author(s): 桃原清太, 藤原正澄, 竹内繁樹
  • Organizer: 第22回量子情轍術研究会(QIT22)
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-05-10
• [Remarks] ホームページ等
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/qip/
• [Remarks]
  • URL: http://www.masazumifujiwara.net/
• [Remarks]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/qip/
• [Remarks]
  • URL: http://www.masazumifujiwara.net/
• [Remarks]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/qip/
• [Remarks]
  • URL: http://www.masazumifujiwara.net/