フォトン走査顕微鏡による微小空間の溶液中光エネルギー緩和の直接測定

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07454248
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 増原 宏 大阪大学, 工学部, 教授 (60029551)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 朝日 剛 大阪大学, 工学部, 助手 (20243165) ; 笹木 敬司 大阪大学, 工学部, 助手 (00183822)
• Keywords: フォトン走査顕微鏡 / 光反応タイナミクス / 時間分解分光 / 近接場光学 / 蛍光分光 / 光エネルギー緩和 / メゾスコピック化学

Research Abstract

本研究では、光の波長より小さい空間内における溶液のピコ秒・フェムト秒光ダイナミクスの研究を進めている。従来、空間・時間分解分光法としては、共焦点顕微鏡とパルスレーザー励起単一光子計数法を組み合わせたシステムが用いられてきたが、空間分解能は光の波長で制限されバルクと分子レベルの間のナノメートルスケールに特徴的な現象の解明は困難であった。本研究では、最近開発されたフォトン走査顕微鏡を導入することによりサブ波長領域の空間分解能で光ダイナミクスを直接測定することを試みた。先端を100nm程度まで細くし金属コートした光ファイバーにTiサファイアレーザーのサブピコ秒バルス光を導入し、シェアフォースフィードバックによる距離制御系を作製してフォトン走査顕微鏡を構成した。これに分光器、マイクロチャンネルプレート光電子増倍管と時間相関単一光子計数システムを組み合わせて時間分解分光測定系を構築した。本システムを用いて、蛍光色素を含有した100nm径の微粒子を数十nmの高分子膜に分散した試料を対象とし、まずシェアフォース・トポグラフィー像と蛍光像を観測した。測定結果を解析したところ、システムの空間分解能としては200nm程度の値が得られた。また、ファイバープローブを蛍光微粒子の位置に固定して単一微粒子の蛍光スペクトル測定に成功するとともに、時間分解分光測定により蛍光減衰波形が得られることも確認した。現在、本システムの更なる向上を進めるとともに、微小空間における光エネルギー移動、溶媒緩和過程の研究を行っている。

Research Products

• [Publications] Musubu Ichikawa,Hiroshi Fukumura,and Hiroshi Masuhara: "Ultrafast Electron-Transfer and Recombination Processes on Copper Phthalocyanine Solid/Water Interface as Revealed by Picosecond Regular Reflection Spectroscopy" J.Phys Chem.99. 12072-12075 (1995)
• [Publications] H.Van Mingroat.L.viaeue,M Van der Auwzyaer and F.C.De Sihryvx,.M.Ichikawa H.Fukumura,and H.Masuhara: "A nanosecond transient absorption study of photoinduced heat generation in microcrystals of x-metal free phthalocyanine dispersed in polymer films" J.Phys.Chem.99. 17174-17180 (1995)
• [Publications] M.Rucker,P.Varoppin,F.C.D_2S.Snhryver,S.J Ter Horst,J.Hotta,and H.Masuhara: "Fluorescence Mapping.and Photobleaching of Dye-Labeled Latex Particles Dispersed in PVA Matrices with a Near-Field Optical Microscope" Macromolecules. 28. 7530-7535 (1995)
• [Publications] Yasuyuki Tsuboi,Shin-ichi Sakashita,Kaji Hatanaka,Hiroshi Fukumura,Hiroshi Masumura: "Photothermal Ablation of Polystyrene Film by 248nm Excimer Laser Irradiation : A Mechanistic Study by Time-resolved Measurements" Laser Chem.(in press). (1995)
• [Publications] K,Sasaki,2.-Y.Shi,R.kopulmar,and H.Masuhara: "Three-dimensional pH Microprobing with an Optically-Manipulated Fluorescence Particle" Chem.Lett. 141-142 (1996)
• [Publications] S.Shibata,Y.Yamane.K.kamada,K,Ohta,K.Sasaki,and H.Masuhara: "Laser-Emission from Dye-Doped Organic-inorganic Particle of Microcavity Structure" J.Sol-Gel Sci.Tech.(in press). (1996)
• [Publications] 増原宏、福村裕史、笹木敬司、朝日剛: "新高分子実験学 第7巻" 共立出版(印刷中), (1996)