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チップ増強非線形光学効果を利用した分子振動ナノイメージング

Research Project

Project/Area Number 04J07751
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied optics/Quantum optical engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

市村 垂生  Osaka University, 大学院・生命機能研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords金属ナノプローブ / 非線形ラマン散乱 / 局在プラズモン / 近接場光学顕微鏡 / ハイパーラマン散乱 / polyol法 / 金属結晶自己成長 / コヒーレントアンチストークスラマン散乱(CARS) / 分子振動イメージング / 単層カーボンナノチューブ
Research Abstract

ハイパーラマン散乱(Hyper Raman Scattering; HRS)を用いたチップ増強非線形ラマン散乱顕微鏡の構築を目指し、金属ナノ微粒子によるHRSの増強に関する基礎研究を行った。HRSは、二光子励起のラマン散乱であり、その選択則はラマン散乱よりもむしろ赤外吸収に近い。すなわち、HRSによるイメージングは、赤外活性分子のコントラストを与える。散乱強度は励起光強度の2乗に比例するため、通常の一光子励起のラマン散乱に比べ、高い空間分解能と増強度が期待できる。金属ナノ微粒子によるHRS増強を実験的に確認するために、イオン還元により銀微粒子を作製し、Crystal Violet、Malachite Greenの色素分子を微粒子表面に吸着させて、HRSスペクトルを観察した。この結果、ナノ微粒子の凝集体において極めて強いHRSが高い再現性で観察された。この強い増強は、微粒子対の接合部(ギャップ)のホットスポットによる増強であると考えられる。ナノ微粒子対の代わりに、金属基板上で金属探針のチップを用いてギャップを形成すれば、チップ増強型のHRSイメージングが実現できる。また、これと並行して、金属の自己結晶成長により金属チップを作製する方法を新たに提案し、試作に取り組んだ。これまではカンチレバープローブを真空蒸着法により金属コートして金属チップを作製していたが、自己結晶成長を用いれば、構造、サイズの制御性の飛躍的な向上が期待できる。銀ナノ結晶は、Polyol法により銀のナノキューブ構造とバイピラミッド構造を作製し、poly-ethylenimineでコートしたカンチレバープローブのチップ先端に固定した。この方法を用いれば、HRSの増強度の向上に加え、これまでの通常のラマン散乱やコヒーレントアンチーストークスラマン散乱を用いたイメージングシステムの感度向上にもつながる。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2007 2006 2005 2004

All Journal Article (11 results)

  • [Journal Article] Nanoanalysis of crystalline properties of GaN thin film using tip-enhanced Raman spectroscopy2007

    • Author(s)
      R. Matsui, P. Verma, T. Ichimura, Y. Inouye, and S. Kawata
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 90

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 近接場CARS顕微鏡によるDNA分子イメージング2006

    • Author(s)
      市村垂生, 井上康志, 河田聡
    • Journal Title

      レーザー研究 34(3)

      Pages: 219-223

    • NAID

      10017973333

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nonlinear Raman nano-imaging using plasmons localized at a metallic tip2005

    • Author(s)
      Taro Ichimura, Yasushi Inouye
    • Journal Title

      SPIE Proceeding 5928

      Pages: 9-17

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tip-enhanced near-field CARS microscopy for molecular nano-imaging2005

    • Author(s)
      Taro Ichimura, et al.
    • Journal Title

      SPIE Proceeding 5700

      Pages: 52-59

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] チップ増強型近接場ラマン散乱分光によるナノイメージング2005

    • Author(s)
      井上康志, 市村垂生, 渡邊裕幸, 河田聡
    • Journal Title

      表面科学 26

      Pages: 667-673

    • NAID

      10016762536

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 局在プラズモンをナノ光源とした近接場ナノラマン分光・イメージング2005

    • Author(s)
      井上康志, 矢野隆章, 市村垂生, 河田聡
    • Journal Title

      レーザー加工学会誌 12

      Pages: 35-40

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 生体組織の近赤外分光と体内埋込医用機器への応用2005

    • Author(s)
      市村垂生, 河田聡, 中村收
    • Journal Title

      分光研究 54

      Pages: 81-89

    • NAID

      10014007849

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tip-enhanced coherent anti-Stokes Raman scattering for vibrational nano-imaging2004

    • Author(s)
      Taro Ichimura, et al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters 92,22

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    • Author(s)
      Satoshi Kawata, Taro Ichimura, et al.
    • Journal Title

      Proceeding of SPIE 5516

      Pages: 1-8

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tip-enhanced near-field CARS microscopy2004

    • Author(s)
      Satoshi Kawata, Taro Ichimura, et al.
    • Journal Title

      Journal of Nonlinear Optical Physics and Materials 13,3-4

      Pages: 593-599

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Near-field optics and spectroscopy for molecular nano-imaging2004

    • Author(s)
      Satoshi Kawata, Yasushi Inouye, Taro Ichimura
    • Journal Title

      Science Progress 87,1

      Pages: 25-49

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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