2014 Fiscal Year Research-status Report
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25620001
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
岡本 亮 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10435951)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 正澄 大阪市立大学, 公私立大学の部局等, 助教 (30540190)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 分光 / 量子計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子光源を利用した新しい分光装置を開発することで光源由来の量子ゆらぎを取り除き、室温で1分子の光吸収スペクトル測定に挑戦する。H26年度は、量子光源と、古典光源を用いた1分子計測系を組み合わせることで、「1.古典/量子ハイブリッド測定システムの構築」と、「2．単一量子ドットの光吸収スペクトル測定」について研究を進めた。項目1に関しては、まず光子検出器の検出率効率の向上を目指した。H25年度に古典測定を超えるには、どの程度光損失を抑えなければならなのかを詳細に計算しており、その結果、検出系の損失の影響が大きいことがわかっていた。そこで、光子検出器をサブガイガーモードで用いることで、高効率化が可能かどうか検討し、設計指針を得た。また、検出方式自体を新しくすることで、高効率化を実現する方法についても新たに提案、詳細な計算を進めている。項目2については、単一量子ドットの光吸収スペクトル測定に向けて、より吸収スペクトルが見やすい波長域が得られるように中心波長351nmのND:YLFレーザーをポンプ光として用いたシステムの構築を進めた。本レーザーはまた、ナノ秒のパルスレーザーであるため、量子光の発生強度を高く保ちつつ、同時に時間領域が多モード化するためサーマルノイズ成分を除去することが可能である。
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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
H26年度は、「１．古典/量子ハイブリッド測定システムの構築」と、「２．単一量子ドットの光吸収スペクトル測定」について研究を進めた。その結果、項目1に関しては、古典/量子ハイブリッド測定システムの構築を進めると共に、量子光を用いた分光のS/N比を飛躍的に向上させる全く新しい検出方式を提案することができた。また、項目２についても、量子ドットの吸収スペクトル測定により適した新しいポンプレーザーを用いたシステムを構築した。また、このシステムを用いることで、サーマルノイズ成分を除去し、より高いS/N比の実現が可能なことを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度の研究で得られた結果・知見に基づき１分子の量子光源を用いた光吸収スペクトル測定を目指す。これまで用いてきた量子ドットとほぼ同じような吸収・発光スペクトル領域を持つADS680HO 分子を用いて、波長710nm 以下における吸収スペクトルを測定する。ADS680HO 分子は波長710nm 以上に蛍光を持つため、波長710nm 以上の光は光子検出器前にフィルタを配置することでカットする。これにより、量子光源を用いることで、高いS/N 比で1 分子の光吸収スペクトル測定が可能になることを実証する。
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| Causes of Carryover |
今回構築した新しいポンプレーザーを用いたシステムは、他の実験で使用しなくなったレーザーを利活用した。また、同様にその実験で用いていた光学素子も、利活用することができたため次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、まず、H26年度に新たに提案した検出方式の構築とその評価に使用する予定である。具体的には、非線形光学結晶、光ファイバ、ミラーやそれらの保持具一式を購入する。また、翌年度分として請求した助成金については、その他、消耗品や、成果発表（国内旅費）として使用する予定である。
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