2015 Fiscal Year Annual Research Report
近接場光学熱顕微鏡を用いたナノスケールその場温度イメージングとナノデバイス制御
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15H03934
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
田口 良広 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (30433741)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牧 英之 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (10339715)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 近接場光 / ナノデバイス / 計測工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画の初年度では、温度センシング用ナノデバイス（プロトタイプ）に量子ドットを修飾し、デバイスの温度分布イメージングに近接場蛍光熱顕微鏡を適用することで、近接場光学熱顕微鏡によるその場測定適用の妥当性検証を行った。具体的な研究成果について下記に示した。
(1)その場温度イメージング用近接場プローブシステムの開発：提案するナノデバイスに特化した近接場プローブ形状を設計し、試料の形状変化に敏感に追従できる新しい近接場プローブを開発し、その妥当性を実験的に検証した。また、近接場プローブの作製プロトコルを確立した。
(2)温度センシング用ナノデバイスのプロトタイプ設計・作製：本年度は開発した近接場プローブシステムに適した温度センシング用ナノデバイスの開発を行った。特に電極形状や電極間距離の最適化を行った。また、提案した温度センシング用ナノデバイスのカーボンナノチューブ成長実験を試み、触媒濃度を明らかにした。実証実験を通して、量子ドットの修飾プロトコルを確立するに至った。さらに、用いる量子ドットの蛍光波長領域について500 nm～800 nmの領域で近接場蛍光検出を行い、蛍光寿命特性ならびに温度依存性の適した量子ドットを実験的に明らかにした。
(3)時間分解センシングによるその場温度イメージングの予備的検証：ナノデバイスの時間応答性を検証するために、近接場蛍光熱顕微鏡の時間応答性と追従性能を実験的に明らかにした。近接場蛍光を用いた温度センシングの場合、用いる量子ドットの蛍光寿命がナノ秒レベルであることが実験の結果明らかになった。
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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
現在までに、当初の計画通りの研究成果を挙げることができており、おおむね順調に進展している。一方、次年度に予定している偏光近接場顕微鏡のシミュレーションも前倒して進めており、予想以上の成果が出ているところもある。引き続き研究分担者と緊密に連携を進め、加速度的に研究を遂行する。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は当初の予定通り、感温性分子を分子修飾する必要がない、新しい近接場光学熱顕微鏡の開発に着手し、ナノスケールその場温度イメージングの実現とナノデバイス制御を目指す。
１．超高感度近接場偏光プローブの開発：分子修飾を必要としない新しい近接場顕微鏡用のプローブを設計・作製する。
２．ナノスケールその場温度イメージングと光物性評価：ナノ発光デバイスの温度と光学特性を明らかにし、その場温度イメージングを試みる。
３．高時間分解センシングとナノデバイス制御：従来手法では観察することができなかったナノデバイスの高時間分解センシングを行い、最適なデバイスデザインならびに制御手法を確立する。
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[Presentation] Development of Temperature Imaging Method for Nano Light Emitter using Fluorescence Lifetime in Near-field2016
Author(s)
Nishio, S., Taguchi, Y., Maki, H., Saiki, T., and Nagasaka, Y.
Organizer
1st Pacific Rim Thermal Engineering Conference
Place of Presentation
Hawaii, USA
Year and Date
2016-03-13 – 2016-03-17
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Nanoscale Thermometry using Near-field Fluorescence with Time-correlated Single Photon Counting2015
Author(s)
Nikka, R., Seto, D., Taguchi, Y., Saiki, T., and Nagasaka, Y.
Organizer
10th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
Place of Presentation
Hokkaido, Japan
Year and Date
2015-07-07 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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