2017 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, メゾスコピック計測研究センター, 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，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継続して進めた。(b)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，NFP）試料の近接場イメージを得る手法を非キラル金ナノ構造試料に適用し，局所的な光のキラリティの観測とその解析を進め，その成果を取りまとめ論文発表した。またNFP装置により，非キラル金ナノ構造（ナノロッド）と直線偏光から，局所的に高い円偏光度の近接場光が発生できることを実験的に見出し，理論的解析によりその機構について検討した。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昨年度までに見出し，様々な条件下で計測を進め，理論計算を援用してその原因について検討を進めた。(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）を継続した。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継続して試みたが，未だ再現性のある結果が得られていない。２次元キラル金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，その起源について解析し，論文取りまとめを現在行っている。３次元キラル金ナノ微粒子を用いた同様の実験で，極めて高い円偏光度が得られることを見出した。
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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，初期の目的をほぼ達したと思われる。また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。局所的な円偏光電場の発生という想定以上の成果も一部得られた。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，解決を期待して進めている。色素分子からの円偏光発光は想定以上の円偏光度が得られた。総じて，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の関連研究については，非キラル金ナノ構造と直線偏光による局所的な円偏光発生に関する実験研究を継続し，その理論解析を合わせて論文をまとめる。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，解析をさらに進めて論文をまとめる。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。加えて円偏光照射によるプラズモン誘起キラル結晶核生成の研究を，共同研究を通じて実施する。キラル金属ナノ構造による円偏光蛍光発生に関して，その一部を論文に取りまとめるとともに，研究対象の金属ナノ構造の対象を拡張して再現性を確認し，解析を進めて論文化に進める。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ないが，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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[Presentation] Imaging Chiral Plasmons2017
Author(s)
Hiromi Okamoto, Shun Hashiyada, Yoshio Nishiyama, Tetsuya Narushima
Organizer
JSAP-OSA Joint Symposia, The 78th JSAP Autumn Meeting, 2017
Int'l Joint Research / Invited
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