2020 Fiscal Year Annual Research Report
High Resolusion Bio Terahertz Imaging System
| Project/Area Number |
20H00247
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
斗内 政吉 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (40207593)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | テラヘルツ波バイオセンシング / テラヘルツ波バイオイメージング / ナノスケール光テラヘルツ交換 / がん細胞観測 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ波バイオセンシングは、未開の重要研究分野である。その応用には、波長限界により高分解能イメージングが制限され、強度不足によりエネルギー密度が低く、高感度・微量検査に弱いという大きな障害がある。本研究では、微小エリアにフェムト秒レーザーを集光し、微細構造の導入と走査型テラヘルツ点光源を構成し、近接場での高密度相互作用を実現することで、その弱点の克服を目指すもので、今年度は次の課題に取り組んだ。課題（１）フェムト秒レーザーをGaAsに集光・照射することで、局所場非線形効果を利用した近接場テラヘルツ波イメージングシステムの開発に取り組み、癌細胞イメージングを試みた。その結果、単一の乳癌細胞の非染色観測に成功した。課題（２）ニアフィールドテラヘルツ放射顕微鏡を組み立てて、局所場励起テラヘルツ波発生システムを構築し、そのシステムからの放射特性を取得した。課題（３）基礎となる局所場の光THz波変換を科学するため、対象を半導体として、電荷・フォノンダイナミクスと、その挙動によるTHz電磁波励起と、THz電磁波と構造体の影響、局所場電磁波照射金属プローブ先端での局在表面プラズモン共鳴による電場増強効果などを総合的にモデリングを検討するとともに、半導体を用いてその表面ならびに量子井戸構造からの放射を観測し、モデルと比較を行った。その時、照射する光のビーム径を変化させることで、フェーズアレー効果が表れてくることを見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ渦において、機器の故障の修理に時間を要し、2020年度は遅れが生じたが、その後はその遅れを取り戻し、順調に進んだ。それぞれの課題について、次の様な進捗状況にある。課題（１）では試作イメージングシステムで単一乳癌細胞を非染色で観測することに成功した。課題（２）ニアフィールドテラヘルツ放射顕微鏡を組み立てて、局所場励起テラヘルツ波発生システムを構築し、テラヘルツ波励起・放射特性を取得した。課題（３）では、半導体表面におけるダイポールからの放射に、フェーズアレー効果が存在することを見出し、テラヘルツ波放射の総合的にモデリングに対する検討を行った。
|
| Strategy for Future Research Activity |
課題（１）では、乳がんを対象に、単一乳癌細胞の非染色可視化と、テラヘルツ帯における透過特性を明らかにする。課題（２）では、構築したニアフィールド励起テラヘルツ放射顕微鏡に検出器を近づけることで、更なる高分解能化を目指す。課題（３）では、半導体表面におけるダイポールからの放射に、フェーズアレー効果を考慮したモデルによりテラヘルツ波放射の総合的モデリングを試みる。
|
