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非線形光学効果による赤外発生とプローブレス近接場赤外顕微鏡への展開

Research Project

Project/Area Number 15686003
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

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

Principal Investigator

橋本 守  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (70237949)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥30,420,000 (Direct Cost: ¥23,400,000、Indirect Cost: ¥7,020,000)
Fiscal Year 2004: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
Fiscal Year 2003: ¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000)
Keywords非線形光学 / 近接場顕微鏡 / 4光波混合 / 赤外分光 / 振動分光 / 接近場顕微鏡
Research Abstract

近年のナノテクノロジーの発達に伴い,高い空間分解能を持ちながら微小物体の組成や分子構造を観測する手法の開発が望まれている.すべての分子は分子振動を有し,その周波数は分子構造に非常に敏感であるため,分子振動を観測する振動分光による高空間分解能観測に関する研究を行った.
赤外光をそのまま集光しても回折限界により波長程度までしか集光できないために,赤外顕微鏡の空間分解能は10ミクロン程度に限定される.しかしながら,可視あるいは近赤外光を用いて赤外光を発生させることができたなら,可視光あるいは近赤外光の波長程度の空間分解能を持った顕微鏡を構成することができる.大気中でレーザー光を集光して誘電破壊(レーザーブレイクダウン)により発生するマイクロプラズマを光源とした近接場顕微鏡の開発を目指して,マイクロプラズマの発生,観測に関する研究を行った.高強度なフェムト秒レーザーをNA=0.6の対物レンズで強く集光することにより,直径2ミクロン程度のマイクロプラズマを生成することに成功した.また,このプラズマから1000cm^<-1>から4000cm^<-1>に渡る赤外光が放射されていることを実験的に確認した.しかし,本手法を近接場へと展開した場合,プラズマにより試料が破壊されてしまった.そこで,金属薄膜での非線形光学効果を利用した波長変換技術を用いることを検討し,金属薄膜での差周波発生の確認を行った.
また,コヒーレントアンチストークスラマン散乱(CARS)と呼ばれる非線形光学現象を,近接場顕微鏡へと適用した.これは,金属プローブ先端付近での電場増強効果と非線形光学効果による相乗効果により従来にない高空間分解能化した振動分光を行うことであり,波長約800nmの光を用いて15nmの空間分解能と,回折限界の数十分の1まで向上させることに成功した.光を用いた振動分光において従来にない空間分解能を達成することができた.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (2 results)

  • [Journal Article] 10 fsレーザー用自己相関計の製作2005

    • Author(s)
      橋本 守, 浅田崇裕, 荒木 勉
    • Journal Title

      分光研究 54

      Pages: 32-34

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Amplification of coherent anti-stokes raman scattering by a metallic nanostructure for a high resolution vibration microscopy2004

    • Author(s)
      N.Hayazawa, T.Ichimura, M.Hashimoto, Y.Inouye, S.Kawata
    • Journal Title

      J.Appl.Phys. 95

      Pages: 2676-2681

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Application of tip-enhanced microscopy for nonlinear Raman spectroscopy2004

    • Author(s)
      T.Ichimura, N.Hayazawa, M.Hashimoto, Y.Inouye, S.Kawata
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 84

      Pages: 1768-1770

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Tip-enhanced coherent anti-Stokes Raman scattering for vibrational nano-imaging2004

    • Author(s)
      T.Ichimura, N.Hayazawa, M.Hashimoto, Y.Inouye, S.Kawata
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett. 92

      Pages: 220801-220801

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

    • Author(s)
      S.Kawata, T.Ichimura, N.Hayazawa, Y.Inouye, M.Hashimoto
    • Journal Title

      Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials 13

      Pages: 593-599

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 橋本 守: "コヒーレント反ストークスラマン散乱顕微鏡の開発"レーザー研究. 31・6. 375-379 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 橋本 守: "CARS顕微鏡と生体への応用"オプトロニクス. 23・2. 117-121 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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