2016 Fiscal Year Annual Research Report
アンチストークス光の超高速3次元顕微分光測定による高分子ダイナミクスの解析
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16H04202
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
前田 寧 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (60242484)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高分子構造・物性 / ラマン分光法 / コヒーレントアンチストークスラマン / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①コヒーレント反ストークスラマン散乱（CARS）顕微分光システムの試作
CARSを発生させるためには、短パルスのポンプ光（ω1）および試料の分子振動に一致するストークス光（ω2）を同時に照射することが必要である。本年度は、可視域で励起と測定を行うシステムおよび近赤外域で行うシステムの2系統のCARS顕微分光システムの試作を行った。可視域のシステムでは、QスイッチパルスNd/YAGレーザの高調波（532 nm）をビームスプリッタ―で二つに分け、一方をポンプ光として用い、他方でローダミン６G溶液による色素レーザを励起して650 nm付近のストークス光を発生させた。近赤外域のシステムでは、モード同期Ybファイバーレーザの出力を二つに分け、一方をフォトニック結晶ファイバーによるスーパーコンティニウム（SC）光発生システムに導入してSC光を発生させた。SC光の波長成分のうち、近赤外成分をフィルターで分離して広帯域ストークス光（ω2 = 1250±250 nm）として用い、ファイバーレーザの残りの基本波をバンドパスフィルターにより狭帯域化してポンプ光（ω1 = 1040 nm）とした。どちらの系統とも、ロングパスフィルターを用いてポンプ光とストークス光を混合して同軸で顕微鏡へ導入し、対物レンズにより試料に集光した。試料から発生したCARS光は、対向させた対物レンズで集め、各種フィルターを経由させてポンプ光とストークス光を除いた後に、分光器で分け電子増幅冷却CCD検出器で測定した。種々の高分子フィルムを用いて測定し、測定条件の検討を行った。
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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
計画に近い内容で研究を進めることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
① OCTイメージング、3次元スキャニング機構の追加
28年度に試作したCARS顕微分光システムに光コヒーレンストモグラフィ（OCT）によるイメージング機能を追加する。SC光を分けて、一方を試料に照射し、他方を参照光とするスペクトルドメインOCTを構築する。試料中の屈折率に差がある領域間の界面で反射された光が再び参照光と混合されるときに、光路差のために干渉が生じる。広帯域のSC光を用いる場合、波長により干渉状態が異なるので、分光器を通して2次元検出器で同時に全域のスペクトルを測定して、それをフーリエ変換すると深さ方向の反射光強度分布が得られる（Aスキャン）。試料を光軸方向に移動させることなく１次元の断層像を得られるため、10 mm程度の深さまで高速な観察が可能になる。さらに、ピエゾステージとガルバノミラーを追加して、CARSおよびOCT測定で2次元、3次元スキャニングを可能にする。光路の切り替えだけで同じ位置のOCTイメージとCARSスペクトルおよびCARSイメージを得られるようにする。3次元測定の性能評価のために、ブロック共重合体のミクロ相分離構造や微粒子、ミクロゲル分散液のイメージングおよびスペクトル測定を行う。
② 温度応答性高分子の水中での相分離過程のダイナミクスの解析
温度応答性高分子の水溶液の相分離過程を2次元観察（C-H伸縮バンドの強度で画像化）および各点のフルスペクトルの測定を行う。相分離により生じる微粒子状の高分子濃厚相の成長過程と濃度変化をリアルタイムで追跡する。同時にアミドバンドやC-H伸縮振動のピーク位置より各官能基の水和状態の変化を追跡する。また、同様な解析を温度応答性ミクロゲルでも行い、イメージングにより体積相転移の過程を、スペクトルにより水和状態の変化を追跡する。さらに、温度変化に伴うミクロゲルからの薬剤の徐放の解析にも応用する。
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Research Products
(7 results)
