| Project/Area Number |
23K17856
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
雲林院 宏 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (40519352)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | フェムト秒ポンプ・プローブ誘導ラマン散乱 / 探針増強ラマン顕微鏡 / リモート励起 / 誘導ラマン散乱 / プラズモン / プラズモン導波路 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、高い時間分解能を有する「フェムト秒ポンプ・プローブ誘導ラマン散乱（fs-SRS）」と、申請者がこれまで開発してきたAgNWプラズモン導波路を利用した「リモート励起探針増強ラマン顕微鏡（RE-TERS）」を組み合わせるべく、その基礎となる技術である「プラズモン導波路fs-SRS」を確立することを目的とする。そのため、まず、fs-SRSの白色プローブ光をプラズモン導波路にカップリングする手法を開発し、これを代表者開発の「リモート励起探針増強ラマン顕微鏡（RE-TERS）」を組み合わせることで、ナノメートルスケールでの時間分解THzラマン分光を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高い時間分解能を有する「フェムト秒ポンプ・プローブ誘導ラマン散乱（fs-SRS）」と、申請者がこれまで開発してきたAgNWプラズモン導波路を利用した「リモート励起探針増強ラマン顕微鏡（RE-TERS）」を組み合わせるべく、その基礎となる技術である「プラズモン導波路fs-SRS」を確立することを目的とする。2023年度は、申請者がこれまで開発してきたプラズモン導波路である銀ナノワイヤー（AgNW）を導入した新たな探針増強ラマン散乱（TERS）プローブをfs-SRSに適用するため、光カップリング手法について特に研究を進めた。
「課題１：白色プローブ光導波路カップリングと出力解析」２種類の光カップリング法を提案したが、それらの特性評価を行った。（手法１）光反応により、金ナノ粒子（AuNP）をAgNW上任意一に作成し、そのAuNPwo光カップリング点としてフェムト秒白色光による伝搬プラズモン励起を試みたが、金ナノ粒子の光熱効果によりプラズモン導波路が溶融してしまうことが明らかとなった。そのため、提案したもう一つの方法である「（手法２）TwoNWsカップリング」を検証した。プラズモン導波路銀ナノワイヤー(AgNWs)を２本平行に並べた「Parallel AgNWsプローブ」を作成し、光カップリング特性を調べたところ、AｇNWが平行に並んでいる箇所に垂直な偏光を有する光であれば、伝搬プラズモンをプラズモン導波路に励起できることが明らかとなった。これをAFMカンチレバーに設置する手法も開発し、「プラズモン導波路fs-SRS」プローブを開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
フェムト秒レーザー光をプラズモン導波路にカップリングする際の導波路耐久性が初期課題であったが、その部分に関してプラズモン導波路銀ナノワイヤー(AgNWs)を２本平行に並べた「Parallel AgNWsプローブ」の作成方法を確立できたことで第１難関は突破したと言える。ただし、光源であるフェムト秒レーザーの初期不良と修理の遅れにより、「フェムト秒ポンプ・プローブ誘導ラマン散乱（fs-SRS）」部分の構築が遅れていることは否めない。しかし、その他部分を先に進めていくことで、全体の進捗は概ね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、「フェムト秒ポンプ・プローブ誘導ラマン散乱（fs-SRS）」を構築する。フォトニック結晶ファイバーで、フェムト秒白色光を発生させ、それのParallel AgNWs導波路へのカップリング効率、伝搬波長特性などを検証する。その上でラマン散乱ポンプ光を導入したときに、誘導ラマン散乱が誘起されるかを検証する。
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