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2012 Fiscal Year Annual Research Report

ナノ粒子集合体の光励起状態の可視化と制御

Research Project

Project/Area Number 24350014
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

井村 考平  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (80342632)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Keywords光励起状態 / ナノ粒子 / 波動関数 / 時空間制御 / 波形整形技術 / 近接場光学顕微鏡 / 金薄膜 / 光電場
Research Abstract

光励起状態の波動関数を制御することができれば,物質の特性を自在に制御することができる。本研究では,ナノ粒子集合体に誘起される光励起状態の動的制御に取り組み,一般性の高い波動関数の時空間制御法を確立することを目標にする。
本研究では,(A)ナノ粒子集合体の特性理解と(B)光励起状態の制御法の構築が不可欠であることから,当該年度は,ナノ粒子集合体の基礎分光特性の理解を図るととともに,光励起状態の可視化制御装置の試作を行なうこととした。以下では,それぞれの項目の研究実績を述べる。
(A)ナノ粒子集合体の配列制御法として,自己集合を用いる方法と電子線描画法を用いる方法が可能である。本年度は,集合構造の光学特性を理解することを目的に,後者の方法を用いて金ナノ円板が正方に配列する集合体を幾つか作製し,集合体の分光測定,近接場透過測定を行なった。近接場透過測定の結果,集合体において観測される透過像は,観測波長また偏光方向により顕著に変化することが明らかとなった,観測結果は,可視化される空間構造が励起状態の波動関数の空間形状を反映すること示唆している。
(B)光励起状態の可視化には,高空間分解能を実現する近接場光学顕微鏡が不可欠である。本年度は,近接場光学顕微鏡に超短パルスレーザーと波形整形技術を組み合わせて,光励起状態の制御のテスト計測に取り組んだ。近接場光学顕微鏡では,光パルスが光学部品を伝播する際にパルス幅が広がり問題となる。
波形整形技術によりこれを軽減し15fsの時間分解能の実現に成功した。さらにテストターゲットとして,表面に凹凸のある金薄膜試料を作製し,表面に誘起される光電場の励起光パルスの波形依存性を測定した。これまでに,光電場の空間構造が励起パルス波形に依存して大きく変化する場合があることを見いだしている。このことは,波形整形により励起状態の動的制御が可能であることを示唆する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画していた研究ステップを概ね予定通りにクリアすることができている。測定対象とする複数の試料の準備も進んでおり,進捗は順調である。

Strategy for Future Research Activity

ナノ粒子の配列制御法について,特に自己集合を利用した方法の検討を進めていく計画である。また,光励起状態の制御において,励起光パルスのスペクトル特性や位相特性がどのような影響を及ぼすか,その機構を解明する計画である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当該年度は,近隣で開催された学会および研究会に主に参加することで旅費を抑制した。また,論文作成を次年度に繰り越すことで,関係支出を抑制した。次年度は,成果発表のため,複数の国際会議,国内会議に参加予定である。そのため,当初計画より支出の増額を見込んでいる。また,研究成果を複数論文にまとめることを計画しており,英文校閲,別刷代も支出の増額を見込んでいる。その他,物品購入等は,当初予定通り進める計画である。

  • Research Products

    (26 results)

All 2013 2012

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (22 results)

  • [Journal Article] Optical Field Imaging of Elongated Rectangular Nanovoids in Gold Thin Film2013

    • Author(s)
      K. Imura, K. Ueno, H. Misawa, H. Okamoto
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 117 Pages: 2449-2454

    • DOI

      10.1021/jp305343g

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatial distribution of enhanced optical fields in one-dimensional linear arrays of gold nanoparticles studied by scanning near-field optical microscopy2013

    • Author(s)
      T. Shimada, K. Imura, H. Okamoto, M. Kitajima
    • Journal Title

      Phys. Chem. Phys. Chem.

      Volume: 15 Pages: 4265-4269

    • DOI

      10.1039/C2CP43128A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Strong Optical Coupling between Mutually Orthogonal Plasmon Oscillations in a Silver Nanosphere-Nanowire Joined System2013

    • Author(s)
      S. Kim, K. Imura, M. Lee, T, Narushima, H. Okamoto, D. H. Jeong
    • Journal Title

      Phys. Chem. Phys. Chem.

      Volume: 15 Pages: 4154-4162

    • DOI

      10.1039/C2CP43252H

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 金属ナノ構造における局在プラズモンモードの動的近接場イメージング2012

    • Author(s)
      井村考平,岡本裕巳
    • Journal Title

      レーザー研究

      Volume: 40 Pages: 571-578

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 超高速(~15fs)近接場測定によるプラズモン応答の時空間観測2013

    • Author(s)
      西山嘉男,成島哲也,井村考平,岡本裕巳
    • Organizer
      応用物理学会春季年次講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
    • Year and Date
      2013-03-28
  • [Presentation] 金ナノ粒子正方配列の近接場分光特性2013

    • Author(s)
      市川陽一,今枝佳祐,上野貢生,三澤弘明,岡本裕巳,井村考平
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      2013-03-24
  • [Presentation] 金薄膜における二光子発光の動的制御2013

    • Author(s)
      今枝佳祐,井村考平
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      2013-03-24
  • [Presentation] 酸化亜鉛マイクロ構造体における第二高調波発生の観測2013

    • Author(s)
      武内麻未,井村考平
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      2013-03-24
  • [Presentation] プラズモンの可視化と制御2013

    • Author(s)
      井村考平
    • Organizer
      先端光量子アライアンスセミナー : 人工ナノ構造の光物性の基礎と光・物質制御への展開
    • Place of Presentation
      慶応大学(招待講演)
    • Year and Date
      2013-03-11
  • [Presentation] ナノ分光法によるプラズモニック物質の研究2012

    • Author(s)
      井村考平
    • Organizer
      東京理科大学研究講演会
    • Place of Presentation
      東京理科大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-11-13
  • [Presentation] 近接場ナノ分光法を用いたプラズモンの可視化と制御2012

    • Author(s)
      井村考平
    • Organizer
      第四回関東光科学若手研究会
    • Place of Presentation
      東京大学生産研究所(招待講演)
    • Year and Date
      2012-11-10
  • [Presentation] 近接場ナノ分光法によるプラズモニック光増強場の可視化と制御2012

    • Author(s)
      井村考平
    • Organizer
      第2回プラズモニック化学研究会
    • Place of Presentation
      日本化学会館(招待講演)
    • Year and Date
      2012-11-09
  • [Presentation] Plasmonic optical field imaging of single gold nanostructures by near-fieId optical microscope2012

    • Author(s)
      K. Imura, K. Ueno, H. Misawa, H. Okamoto
    • Organizer
      IUMRS-ICEM2012
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2012-09-25
  • [Presentation] 超短パルス(<2ofs)近接場顕微分光測定による金ナノ構造体のプラズモン位相緩和過程の観測2012

    • Author(s)
      西山嘉男, Wu Hui Jun, 成島哲也,井村考平,岡本裕巳
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] 近接場光学顕微鏡による酸化亜鉛マイクロ構造体の励起モードの可視化2012

    • Author(s)
      武内麻未,井村考平
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] プラズモニック物質における光電場の可視化と制御2012

    • Author(s)
      井村考平,今枝佳祐,上野貢生,三澤弘明,岡本裕巳
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] 先端的非線形近接場光学顕微鏡の開発のそのナノ物質系への応用2012

    • Author(s)
      大村淳,井村考平
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] 波形整形パルスによるプラズモン光電場の制御2012

    • Author(s)
      今枝佳祐,井村考平
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-09-20
  • [Presentation] 近接場光学顕微鏡によるプラズモニック増強場の生成機構の検討2012

    • Author(s)
      森本仁嗣,井村考平
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-09-19
  • [Presentation] Near-field microscopy with ultrashort laser pulse (<2ofs) and observation of plasmon dephasing in gold nanoparticle2012

    • Author(s)
      Y. Nishiyama, W. H.Jun, T. Narushima, K. Imura, H. Okamoto
    • Organizer
      The 12th international conference of Near-field Optics, Nanophotonics and Related Techniques
    • Place of Presentation
      Spain
    • Year and Date
      2012-09-06
  • [Presentation] 酸化亜鉛マイクロ構造体の近接場イメージング2012

    • Author(s)
      武内麻未,井村考平
    • Organizer
      ナノ学会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2012-06-15
  • [Presentation] Development of near-field microscopy with ultrashort laser pulse (<2ofs) and observation of dephasing of plasmon in gold nanoparticle2012

    • Author(s)
      Y. Nishiyama, W. H.Jun, T. Narushima, K. Imura, H. Okamoto
    • Organizer
      Yamada Conference LXVI International Conference on the Nanostructure-Enhanced Photo-Energy Cdiversion
    • Place of Presentation
      未来科学館,東京
    • Year and Date
      2012-06-04
  • [Presentation] Near-field optical imaging of a rough gold film2012

    • Author(s)
      K. Imura and K. Imaeda
    • Organizer
      Yamada Conference LXVI International Conference on the Nanostructure-Enhanced Photo-Energy Conversion
    • Place of Presentation
      未来科学館,東京
    • Year and Date
      2012-06-04
  • [Presentation] Optical imaging of plasmonic fields and wavefunctions using an aperture-type scanning near-field optical microscope2012

    • Author(s)
      K. Imura and H. Okamoto
    • Organizer
      Yamada Conference LXVI International Conference on the Nanostructure-Enhanced Photo-Energy Conversion
    • Place of Presentation
      未来科学館,東京
    • Year and Date
      2012-06-04
  • [Presentation] 凹凸金薄膜におけるプラズモン光電場とラマン活性部位の可視化2012

    • Author(s)
      今枝佳祐,井村考平
    • Organizer
      ナノオプティクス研究グループ 研究討論会
    • Place of Presentation
      慶応大学
    • Year and Date
      2012-05-23
  • [Presentation] 超短パルス(<2ofs)近接場顕微分光装置の開発と金ナノ構造体におけるプラズモン位相緩和過程の観測2012

    • Author(s)
      西山嘉男, Wu Hui Jun, 成島哲也,井村考平,岡本裕巳
    • Organizer
      ナノオプティクス研究グループ 研究討論会
    • Place of Presentation
      慶応大学
    • Year and Date
      2012-05-23

URL: 

Published: 2014-07-16  

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