2018 Fiscal Year Annual Research Report
Ultrasensitive Detection of Chiral Molecules Using Highly Symmetric Metal Nanostructures and Linearly Polarized Light
| Project/Area Number |
17H07330
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
橋谷田 俊 分子科学研究所, メゾスコピック計測研究センター, 特別協力研究員 (40805454)
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| Project Period (FY) |
2017-08-25 – 2019-03-31
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| Keywords | キラリティ / 光学活性 / プラズモン / 近接場光 / 偏光制御 / 表面増強分光法 / ナノ物質 / プローブ顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，対称性の高い（キラルでない）金属ナノ構造の近くに発生するキラルな円偏光を用いて，高感度かつ簡便なキラル分子検出法を開発することである。この目的を達成するため，1. キラルでない金属ナノ構造に局在する円偏光電場のねじれの向きの制御法の確立，2. 制御可能な円偏光電場を用いたキラル分子の高感度検出の実証，を計画した。本年度は課題1として，昨年度に実施したキラルでない長方形金ナノ構造の近接場偏光解析（NFP）ナノイメージングの再現実験を行った。キラルでないナノ構造に局在する円偏光電場のねじれの向きは制御可能であるという実験結果の信頼性を確認した後，その成果を取りまとめて論文発表した。これに関連して，キラルな卍型金ナノ構造のNFPナノイメージングを行った。その結果，近接場領域で取得した局在光電場の円偏光度のスペクトルが，遠方場領域で取得したナノ構造の旋光スペクトルと互いに関係することが明らかになった。卍型ナノ構造に励起されるプラズモンをキラルな電気磁気双極子とみなしたモデル計算および電磁気学理論計算により，実験結果を定性的に再現することに成功した。実験が容易な旋光スペクトル計測から実験が困難な局在光電場のキラリティのスペクトル情報を得られる可能性があるため，この成果はキラルな局在光電場の設計・制御に貢献すると期待される。課題2として，キラル分子の検出に有効な光学特性を有するナノ構造の幾何構造デザインの指針を得るため，電磁気学理論計算により様々な形状のナノ構造の光学特性を計算した。その結果，数ナノメートルのギャップを有するナノブロック二量体構造が優れた光学特性，すなわち(1)ギャップで分子を捕捉できる光引力を発生，(2)制御可能な円偏光電場を発生，を示すことを見出した。これらの特性は，局在円偏光電場とキラル分子の相互作用効率を最大化すると期待される。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Nanoscale chiral surface relief of azo-polymers with nearfield OAM light2018
Author(s)
Keigo Masuda, Ryo Shinozaki, Yoshinori Kinezuka, Junhyung Lee, Seigo Ohno, Shun Hashiyada, Hiromi Okamoto, Daisuke Sakai, Kenji Harada, Katsuhiko Miyamoto, and Takashige Omatsu
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Journal Title
Optics Express
Volume: 26
Pages: 22197-22197
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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