1光子検出かつ1分子感度を有する先端増強近接場分光法の開発

• 研究課題/領域番号: 15H03569
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 早澤 紀彦 国立研究開発法人理化学研究所, Kim表面界面科学研究室, 専任研究員 (90392076)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2015年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 走査プローブ顕微鏡 / ナノ材料 / メゾスコピック系 / 光物性 / 表面・界面物性

研究成果の概要

平成２７年度は“1光子検出”の開発、平成２８年度は“１分子感度”の開発に注力した。平成２９年度は、これら高感度検出系と自作の高安定性常温大気中～不活性ガス環境制御下STMを融合し、分光イメージングを試みた。試料として、金単結晶Au(111)面にCVD成長させたグラフェンを用いた。結果、0.6nm程度というサブナノメートル空間分解能でラマン分光イメージングを可能とした。近接場特有の選択則を見いだし、ラマン不活性である、Dバンドおよび2フォノンモードであるD+D’バンドを無欠陥グラフェンからの検出に成功した。また、超高真空極低温STMにも応用し、銅ナフタロシアニンの単一分子ラマン測定に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] フィリピン大学ディリマン校(フィリピン)
• [雑誌論文] Position, orientation, and relative quantum yield ratio determination of fluorescent nanoemitters via combined laser scanning microscopy and polarization measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Dasallas Lean L.、Jaculbia Rafael B.、Balois Maria Vanessa、Garcia Wilson O.、Hayazawa Norihiko
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: 8 号: 5 ページ: 1290-1290
  • DOI: 10.1364/ome.8.001290
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nanoscale Dehydrogenation Observed by Tip-Enhanced Raman Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Chaunchaiyakul Songpol、Setiadi Agung、Krukowski Pawel、Catalan Francesca Celine I.、Akai-Kasaya Megumi、Saito Akira、Hayazawa Norihiko、Kim Yousoo、Osuga Hideji、Kuwahara Yuji
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 121 号: 33 ページ: 18162-18168
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b03352
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Facet-Dependent Temporal and Spatial Changes in Boron-Doped Diamond Film Electrodes due to Anodic Corrosion (2017)
  • 著者名/発表者名: Catalan Francesca Celine I.、Hayazawa Norihiko、Yokota Yasuyuki、Wong Raymond A.、Watanabe Takeshi、Einaga Yasuaki、Kim Yousoo
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 121 号: 48 ページ: 26742-26750
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b06085
  • 査読あり
• [雑誌論文] 先端増強分光法の基礎とさまざまな分光イメージングへの適応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 雑誌名: 光学 巻: 46 ページ: 500-504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tip-enhanced THz Raman spectroscopy for local temperature determination at the nanoscale (2015)
  • 著者名/発表者名: Balois, M.V., Hayazawa, N., Catalan, F.C., Kawata, S., Yano, T., Hayashi, T
  • 雑誌名: Anal. Bioanal. Chem 巻: 407 号: 27 ページ: 8205-8213
  • DOI: 10.1007/s00216-015-8866-0
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Micro/Nano Raman spectroscopy for carbon and silicon nanomaterials (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: The 2016 Annual conference of CMOS Emerging Technologies Research (CMOSETR 2016)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2017-05-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 先端増強ナノ分光により観えてきたこと・観たいこと (2017)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 福井大学 遠赤外開発研究センターセミナー
  • 発表場所: 福井大学（福井県福井市）
  • 年月日: 2017-02-28
  • 招待講演
• [学会発表] Breaking the Classical Optical Limit: From Micro- to Nano-spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: 2017 Korean Nano Optical Society (KNOS) Winter Workshop on Nano Optics & Related Techniques
  • 発表場所: Muju, Korea
  • 年月日: 2017-02-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Breaking the classical limit of optics by tip-enhanced nanospectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: Korean Research Institute of Chemical Technology (KRICT) Seminar
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2017-02-21
  • 招待講演
• [学会発表] Seeing the molecular fingerprints in the nanoscale by tip-enhanced nanospectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: SNU-RIKEN Young Investigator Workshop on Molecular Nanospectroscopy
  • 発表場所: 理化学研究所(埼玉県和光市）
  • 年月日: 2017-01-06
  • 招待講演
• [学会発表] Breaking the Classical Optical Limit: From Micro- to Nano-spectroscopy and its Temporal Control (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: The 1st NIP-RIKEN Joint Research Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tip-enhanced Raman and THz-Raman spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: OptoX Nano
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] チップ増強ラマン分光法の基礎と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会 チュートリアル
  • 招待講演
• [学会発表] チップ増強ナノスペクトロスコピーの開拓と多様な環境への展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会 シンポジウム「チップ増強ラマン散乱（TERS）の最前線」
  • 招待講演
• [学会発表] Beyond the classical limit by tip-enhanced nanospectroscopy in ambient and LT-UHV/liquid (2016)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: The 1st RIKEN-nCOMS Joint Symposium
  • 発表場所: 理化学研究所(埼玉県和光市）
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 先端増強近接場分光による局所分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 真空表面合同講演会「単原子・単分子レベルに挑む局所分析」
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Characterization of nanomaterials via micro-Raman and THz-Raman spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Maria Vanessa Balois, Norihiko Hayazawa, Takuo Tanaka,
  • 学会等名: 理研シンポジウム 第４回「光量子工学研究-若手・中堅研究者から見た光量子工学研究の展開-」
  • 発表場所: 理化学研究所(埼玉県和光市）
  • 年月日: 2016-10-31
• [学会発表] Temperature Determination at the Nanoscale via Tip-enhanced THz-Raman Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. V. Balois, N. Hayazawa, F. C. Catalan, S. Kawata, T. Tanaka, T. Yano, and T. Hayashi,
  • 学会等名: The 14th International Conference on Near-Field Optics, Nanophotonics and Related Techniques (NFO-14)
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Breaking the classical limit of optics by tip-enhanced nanospectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: IV Congreso Nacional de Nanotechnologia 2016
  • 発表場所: Olmue, Chili
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Beyond the optical limit by tip-enhanced nanospectroscopy in ambient (2016)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: 34th Samahang Pisika ng Pilipinas (SPP) Physics Conference
  • 発表場所: Iloilo, Philippines
  • 年月日: 2016-08-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of tip-enhanced nanospectroscopy: Instrumentations and Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 理研シンポジウム「表面界面における局所分光測定」
  • 発表場所: 理化学研究所(埼玉県和光市）
  • 年月日: 2016-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] Extreme Spatiotemporal Control by Tip-enhanced Nanoscopy in Ambient (2016)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: Material Research Society-International Conference on Electronic Materials (MRS-ICEM)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-07-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 先端増強分光法による極限的時空間制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 分子/バイオ-フォトニクス研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] An all-optical method for determining temperature at the nanoscale via tip-enhanced THz-Raman spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Maria Vanessa Balois, Norihiko Hayazawa, Francesca Celine Catalan, Satoshi Kawata, Takuo Tanaka, Taka-aki Yano, and Tomohiro Hayashi
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会 Optics and Photonics English Session
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都大田区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Nanospectroscopy by Photonics (2016)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: National Institute of Physics (NIP) Seminar, University of the Philippines Diliman
  • 発表場所: マニラ, フィリピン
  • 年月日: 2016-02-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Towards extreme spatial and temporal resolution by tip enhanced spectroscopy in ambient (2015)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: ホノルル, 米国
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Raman spectroscopy with 1nm spatial resolution in ambient is now within the reach (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Hayazawa, C. Chen, and S. Kawata
  • 学会等名: 表面・界面スペクトロスコピー2015
  • 発表場所: 女性教育会館（埼玉県嵐山町）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] TERSの基礎と応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 分光フェア2015 「分光セミナー」
  • 発表場所: 科学技術館（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] Local Temperature Determination at the Nanoscale via Tip-Enhanced THz-Raman Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Maria Vanessa Balois, Norihiko Hayazawa, Francesca Celine Catalan, Satoshi Kawata, Taka-aki Yano, and Tomohiro Hayashi,
  • 学会等名: TERS-5, The 5th International Conference on Tip-Enhanced Raman Spectroscopy
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] Nanoscale optical properties visualized by tip-enhanced near-field spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: 5th Asian Spectroscopy Conference (ASC5)
  • 発表場所: シドニー, オーストラリア
  • 年月日: 2015-09-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 先端増強近接場分光：プローブ顕微鏡と光学顕微鏡によるシナジーで観える世界 (2015)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 私立大学戦略的研究基盤形成支援事業シンポジウム「複合的プローブ技術」
  • 発表場所: 千葉工業大学（千葉県習志野市）
  • 年月日: 2015-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] Imaging and orientational properties of single molecule detected by a high NA objective lens (2015)
  • 著者名/発表者名: L. Dasallas, R. Jaculbia, M. V. Balois, W. Garcia, and N. Hayazawa
  • 学会等名: 33rd SPP Physics Congress
  • 発表場所: ビガン, フィリピン
  • 年月日: 2015-06-03
• [図書] Compendium of Surface and Interface Analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Hayazawa
  • 総ページ数: 853
  • 出版者: Springer Verlag
• [図書] “STM-tip-enhanced Raman spectroscopy toward single molecule scale” in Frontiers of Plasmon Enhanced Spectroscopy Volume 2, G. Schatz, D. Graham, Y. Itoh, Y. Ozaki, Eds., (2016)
  • 著者名/発表者名: R. B. Jaculbia, K. Miwa, and N. Hayazawa,
  • 出版者: American Chemical Society
• [備考] Nori's website
  • URL: https://sites.google.com/site/hayazawa/
• [備考]
  • URL: https://sites.google.com/site/hayazawa/
• [備考] 個人ホームページ
  • URL: https://sites.google.com/site/hayazawa/