• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2016 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

Research Project

Project/Area Number 15H03934
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

田口 良広  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30433741)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 牧 英之  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (10339715)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords近接場光 / ナノデバイス / 計測工学
Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は、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技術の開発を行った。具体的な研究成果を下記に示した。
1.超高感度近接場偏光プローブの開発:カーボンナノチューブなどの低次元ナノ材料の場合その形状異方性から、試料によって散乱される近接場偏光は励起光と比較して偏光回転が生じることが分かっている。この偏光回転量は試料の温度に依存性があるため、偏光回転量を測定することで局所的な温度変化を検知する事ができる。近接場偏光回転を高感度に検出するためには、前年度までに用いてきた通常の近接場ファイバ(マルチモード)を用いるのではなく、シングルモードの近接場偏光プローブを開発する必要がある。本年度は、時間領域有限差分法(FDTD)シミュレーションにより近接場偏光回転量と温度依存性を数値解析し、最適なプローブ材質・形状を決定した。また、種々の濃度に調整したフッ酸緩衝溶液を用いてGeドープファイバをエッチングし、微小開口を有する特殊な近接場偏光プローブを作製した。ナノ発光デバイスに適用し提案手法の妥当性を確認した。
2.ナノスケールその場温度イメージング:開発した近接場偏光熱顕微鏡を用いてナノデバイスのその場温度イメージングを行った。まず予備的測定として、Ptナノワイヤーを通電加熱し、提案手法の妥当性を検証した。想定する次世代ナノ発光デバイスはカーボンナノチューブの集合体であり、配向性はランダムである。近接場偏光熱顕微鏡を適用するためには、新しいキャリブレーション方法を提案する必要がある。そこで、偏光板を自動的に回転させスキャンごとに偏光状態をキャリブレーションする方法を開発した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初計画していた近接場光学熱顕微鏡の開発については研究計画に沿って順調に進んでいる。一方、現在までにナノ発光デバイスの開発に着手し、カーボンナノチューブを用いた微小発光デバイスの開発に成功した点は、当初の計画以上に進展しているといえる。作製したナノ発光デバイスを用いて通電加熱実験を行い、発光部分の温度上昇を観察することに成功した。また、近接場光学熱顕微鏡を用いて温度分布変化をセンシングすることに成功した。近接場蛍光を用いたセンシング手法については、70 nm開口を有するプローブの開発に初めて成功し、超高空間分解能温度センシングの実現を果たした。以上より、当初の計画以上に進展している。

Strategy for Future Research Activity

次年度(最終年度)は当初の予定通りに、ナノデバイスの温度分布測定における測定感度と時間分解能の飛躍的向上を目指す。具体的には(1)新しい近接場ファイバープローブの確立と安定した制御手法の開発、(2)Ptナノワイヤを用いた時間分解測定の妥当性検証を行う予定である。

  • Research Products

    (25 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 13 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Fringe-tunable electrothermal Fresnel mirror for use in compact and high-speed diffusion sensor2017

    • Author(s)
      Kiuchi, Y., Taguchi, Y., and Nagasaka, Y.
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 25(2) Pages: 758-767

    • DOI

      10.1063/1.4974451

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Nanoscale optical thermometry using a time-correlated single-photon counting in an illumination-collection mode2017

    • Author(s)
      Seto, D., Nikka, R., Nishio, S., Taguchi, Y., Saiki, T., and Nagasaka, Y.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 110(3) Pages: 033109/1-4

    • DOI

      10.1063/1.4974451

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] スバッタ成膜a-Si:Hを用いたレーザー誘起誘電泳動による光MEMS拡散センサーの開発2016

    • Author(s)
      鎌田慎, 山田幹, 田口良広, 長坂雄次
    • Journal Title

      熱物性

      Volume: 30(2) Pages: 74 - 79

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Recent Developments in Micromachined Optical Sensing Technology for Thermophysical Properties Engineering2017

    • Author(s)
      Taguchi, Y.
    • Organizer
      Asian Conference on Thermal Sciences 2017
    • Place of Presentation
      Jeju (Korea)
    • Year and Date
      2017-03-26 – 2017-03-30
    • Invited
  • [Presentation] 熱物性工学に立脚したナノ・マイクロバイオセンシングとその応用2016

    • Author(s)
      田口良広
    • Organizer
      Biothermology Workshop
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県・岡崎市)
    • Year and Date
      2016-12-10 – 2016-12-11
    • Invited
  • [Presentation] 高感度な光学的ハンドヘルド粘性センサーの開発2016

    • Author(s)
      江口雅人,スウィセン賢,田口良広,長坂雄次
    • Organizer
      第37回日本熱物性シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山国際交流センター(岡山県・岡山市)
    • Year and Date
      2016-11-28 – 2016-11-30
  • [Presentation] Optical Sensing of Diffusion Coefficient Using Laser-Induced Dielectrophoresis2016

    • Author(s)
      Kamata, M., Yamada, K., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      IFHT2016 (Fourth International Forum on Heat Transfer)
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-11-01 – 2016-11-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on Laser-Induced Dielectrophoretic Device with Sputtered a-Si:H for Diffusion Measurement in Buffer Solution2016

    • Author(s)
      Kamata, M., Yamada, K., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Electrothermal MEMS Mirror for Low Power Consumption Micro Optical Diffusion Sensor2016

    • Author(s)
      Kiuchi, Y., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Photothermal Reflectance Method for In-plane Thermal Conductivity of High-Tc Superconducting YBCO Thin Films2016

    • Author(s)
      Goto, H., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Micro Optical Diffusion Sensor for Detection of Conformational Changes -Preliminary Experiment Using Avidin-Biotin Reaction -2016

    • Author(s)
      Takaba, Y., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on Temperature Imaging Technique for CNT Light Emitter using Fluorescence Lifetime in Near-field2016

    • Author(s)
      Nishio, S., Taguchi, Y., Maki, H., Saiki, T. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Measurements of Thermal Conductivity of Semiclathrate Hydrates Using In-situ Observation Sample Cell2016

    • Author(s)
      Fujiura, K., Ohmura, R., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on Nanoscale Temperature Measurement Using Polarized Near-field Optics Thermal Nanoscopy2016

    • Author(s)
      Maeda, T., Taguchi, Y., Saiki, T. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Optical Hand-held Viscosity Sensor Integrated with Optical Tracking System and Focal Point Detecting System2016

    • Author(s)
      Eguchi, M., Swysen, K., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of Local Thermal Conductivity of Thermal Interface Material Using Photothermal Radiometry2016

    • Author(s)
      Oikawa, H., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Evaluation Method for Degradation in Bump Joint of Flip Chip Assembly Structure2016

    • Author(s)
      Sato, D., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on Laser-Induced Dielectrophoretic Manipulation for Micro Optical Diffusion Sensor2016

    • Author(s)
      Yamamoto, K., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      11th Asian Thermophysical Properties Conference
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バイオセンシングを実現する微小光学素子―ナノ・マイクロ熱工学の視点から―2016

    • Author(s)
      田口良広
    • Organizer
      第141回微小光学研究会
    • Place of Presentation
      早稲田大学西早稲田キャンパス大会議室(東京都・新宿区)
    • Year and Date
      2016-09-29 – 2016-09-29
    • Invited
  • [Presentation] Study on High-Speed and Compact Optical Bio-Sensor for Sample Size Analysis2016

    • Author(s)
      Kamata, M., Yamada, K., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
    • Organizer
      OMN2016 (2016 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics)
    • Place of Presentation
      Singapore (Singapore)
    • Year and Date
      2016-07-31 – 2016-08-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非定常細線法によるセミクラスレートハイドレートの熱伝導率 不純物としての未水和水を含まないTBAB, TBACハイドレートの絶対測定2016

    • Author(s)
      藤浦京介,大村亮,田口良広,長坂雄次
    • Organizer
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府立国際会議場(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [Presentation] フォトサーマル赤外検知法による Thermal Interface Material の局所的な熱伝導率測定に関する研究2016

    • Author(s)
      老川ひろみ,岡田遼成,田口良広,長坂雄次
    • Organizer
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府立国際会議場(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [Presentation] フリップチップ実装構造内バンプ接続部の劣化評価手法の開発 劣化加速試験の条件検討および周期加熱サーモリフレクタンス法を用いた界面熱抵抗測定と電気抵抗測定2016

    • Author(s)
      佐藤大地,山本裕,田口良広,長坂雄次
    • Organizer
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府立国際会議場(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [Presentation] レーザー誘起誘電泳動を用いた光MEMS拡散センサーの開発 生体試料測定へ向けたスパッタ成膜光導電膜の検討2016

    • Author(s)
      鎌田慎,山田幹,田口良広,長坂雄次
    • Organizer
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府立国際会議場(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [Presentation] レーザー誘起誘電泳動を用いた小型拡散センサーの開発 マイクロ流路内の濃度分布形成過程の観察による測定パラメータの検討2016

    • Author(s)
      山本健太郎,深田一路,田口良広,長坂雄次
    • Organizer
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府立国際会議場(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-26

URL: 

Published: 2018-01-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi