2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Chiral Chemical Fields with Chiral Plasmons
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15H02161
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
岡本 裕巳 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 教授 (20185482)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズモン / キラリティ / 化学反応 / 不斉化学分析 / 走査プローブ顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では(a)近接場円偏光二色性（CD）顕微鏡の拡張と高感度化の取り組み，(b)金属ナノ構造周辺のキラル化学場の解析，(c)不斉化学反応場・不斉化学分析への展開，を計画した。本年度は(a)として，偏光を規定した近接場光を試料に照射し，透過・散乱する光の偏光状態（偏光角及び楕円率）を観測して（近接場偏光解析，NFPA）試料の近接場イメージを得るシステムを改良し，局所的な光のキラリティの計測確度と計測の拡張性が向上した。新たな円偏光変調方式による顕微イメージングでは，共焦点型顕微鏡（論文公表済）に加えて近接場光学顕微鏡へのその適用を行った。(b)として，NFPAイメージングを長方形金ナノ構造に加えて円形ディスク型金ナノ構造に適用した。信頼性の高い結果を得るとともに，その解析をモデル理論及び電磁気学計算を援用して進め，キラルでない金ナノ構造に近接場直線偏光を照射した時に，散乱光に円偏光成分が含まれることを実験的に見出し，またその起源についての理論的な解析が進んだ。円偏光非線形近接場イメージングを金ナノロッドに適用した結果（論文公表済）はその結果と整合した。ガラス基板上の２次元キラルな金ナノ構造試料のマクロなCDスペクトルについて，測定光の入射方向による差（金属側から入射する時とガラス側から入射する時の差）が，ナノ構造の対称性により大きく異なることを見出した。その原因については今後検討する予定である。(c)として，長方形格子状の金ナノ構造を用いた反射型旋光分散解析によるキラル超分子の検出（グラスゴー大学との共同研究）を継続し，キラリティ検出の機構に関する解析が進んだ。金属ナノ構造での円偏光照射による光重合でナノレベルの不斉の誘起を試みたが，未だ再現性のある結果が得られていない。キラル金属ナノ構造と共存した色素分子からの蛍光の偏光解析を行い，高い円偏光度を示すことを見出した。
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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
近接場光学活性イメージング手法の拡張と高感度化は順調に進展しており，それを幾つかの金属ナノ構造に適用してその解析が進み，特徴的な成果が得られてきている。金ナノ構造によるキラル超分子の検出に関するグラスゴー大学との共同研究も順調に行っている。光重合によるナノレベルの不斉誘起の実験では再現性に現在問題が生じているが，近く解決すると期待している。金属ナノ構造により円偏光度の増強した発光を見出すなど，興味深い成果が得られてきており，概ね順調に進捗していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
近接場偏光解析イメージングについては，長方形及び円形ディスク金ナノ構造に対する測定結果，その理論解析を合わせて論文をまとめる。この方式は今後キラルなナノ構造におけるキラル電場解析にも適宜用いる。新たな円偏光変調方式の近接場光学顕微鏡への適用を引き続き進める。格子状金ナノ構造によるキラル超分子の検出については，解析を進めて論文をまとめる方針とする。金ナノ構造での円偏光照射による光重合については，引き続き再現性を得る努力を進め，技術を確立した上で，円偏光励起による不斉誘起の可能性の追求，さらに分子レベルの不斉誘起に向けた取り組みを進める。キラル金属ナノ構造による円偏光蛍光発生に関して，さらに実験の再現性を確認し，解析を進めて論文に取りまとめる。ガラス基板上の２次元キラルな金ナノ構造試料のマクロなCDスペクトルで得た現象は，単純には説明がつかず，現在それを明らかにするために様々な条件で実験を行っている。引き続き実験と解析を進め，現象解明に向けた努力を継続する。
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