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Microspot光電子顕微鏡による表面プラズモンのイメージング

研究課題

研究課題/領域番号 18K04942
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関大阪市立大学 (2019-2020)
慶應義塾大学 (2018)

研究代表者

渋田 昌弘  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70596684)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード表面プラズモンポラリトン / 光電子顕微鏡 / フェムト秒レーザー / プラズモニックデバイス / 半導体ナノ粒子 / 表面プラズモン / フェムト秒ダイナミクス
研究成果の概要

次世代のフォトニクスやエレクトロニクスを支える無輻射の物理現象である表面プラズモンポラリトン(SPP)は、金属-誘電体の界面で光速に近い速度で伝搬する電荷の集団振動であり、これを精密に可視化する技術が求められている。
本研究では先端パルスレーザー光源と光電子顕微鏡とを巧みに組み合わせることでSPPの伝搬を可視化するとともにレーザー照射条件を制御したイメージを解析することで、SPP伝搬速度などの物理特性を極めて正確に評価できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高速情報通信や高効率光電変換 (太陽電池)などの分野においては、SPPの効果を駆使したデバイス (プラズモニックデバイス) 等の設計が不可欠である。本研究で確立したSPPの可視化と精密物性評価の方法論は、より高度なプラズモニックデバイス等の設計指針を得る上で極めて重要な基盤技術であり、当該分野の発展を更に加速させるものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Philipps-Universitaet(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Univ. of Sci. and Technol. of China/Chinese Academy of Sciences(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] カイザーズラウテルン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Confined Hot Electron Relaxation at the Molecular Heterointerface of the Size-Selected Plasmonic Noble Metal Nanocluster and Layered C602021

    • 著者名/発表者名
      Shibuta Masahiro、Yamamoto Kazuo、Ohta Tsutomu、Inoue Tomoya、Mizoguchi Kaito、Nakaya Masato、Eguchi Toyoaki、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 15 号: 1 ページ: 1199-1209

    • DOI

      10.1021/acsnano.0c08248

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interfacial Oxidation of Ta-Encapsulating Si16 Cage Superatoms (Ta@Si16) on Strontium Titanate Substrates2020

    • 著者名/発表者名
      Shibuta Masahiro、Takano Ryota、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 51 ページ: 28108-28115

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c08813

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature effects on the formation and the relaxation dynamics of metal-organic interface states2020

    • 著者名/発表者名
      Stallberg Klaus、Shibuta Masahiro、Hoefer Ulrich
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.121401

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Occupied and Unoccupied Levels of Half-Fluorinated and Perfluorinated Rubrene Thin Films Probed by One- and Two-Photon Photoemission2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoya、Shibuta Masahiro、Suzuki Toshiyasu、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 23 ページ: 12409-12416

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c01162

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of Surface Plasmons Propagating at the Buried Organic/Metal Interface with Silver Nanocluster Sensitizers2020

    • 著者名/発表者名
      Yamagiwa Kana、Shibuta Masahiro、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 14 号: 2 ページ: 2044-2052

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b08653

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly Dispersive Nearly Free Electron Bands at a 2D-Assembled C60 Monolayer2019

    • 著者名/発表者名
      Shibuta Masahiro、Yamamoto Kazuo、Guo Hongli、Zhao Jin、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 1 ページ: 734-741

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b10006

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 機能性ナノスケール薄膜における電子ダイナミクスに関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      Shibuta Masahiro
    • 雑誌名

      Molecular Science

      巻: 13 号: 1 ページ: A0105

    • DOI

      10.3175/molsci.13.A0105

    • NAID

      130007696977

    • ISSN
      1881-8404
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation of Highly Ordered Semiconducting Anthracene Monolayer Rigidly Connected to Insulating Alkanethiolate Thin Film2018

    • 著者名/発表者名
      Eguchi Toyoaki、Hirata Naoyuki、Shibuta Masahiro、Tsunoyama Hironori、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 45 ページ: 26080-26087

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b08907

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liquid-phase catalysis by single-size palladium nanoclusters supported on strontium titanate: size-specific catalysts for Suzuki?Miyaura coupling2018

    • 著者名/発表者名
      Tsunoyama Hironori、Ito Haruchika、Komori Masafumi、Kobayashi Ryota、Shibuta Masahiro、Eguchi Toyoaki、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      Catalysis Science & Technology

      巻: 8 号: 22 ページ: 5827-5834

    • DOI

      10.1039/c8cy01645c

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric oxide oxidation of a Ta encapsulating Si cage nanocluster superatom (Ta@Si16) deposited on an organic substrate; a Si cage collapse indicator2018

    • 著者名/発表者名
      Shibuta Masahiro、Niikura Toshiki、Kamoshida Toshiaki、Tsunoyama Hironori、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 41 ページ: 26273-26279

    • DOI

      10.1039/c8cp05580g

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidative reactivity of alkali-like superatoms of group 5 metal-encapsulating Si16 cage nanoclusters2018

    • 著者名/発表者名
      Shibuta Masahiro、Kamoshida Toshiaki、Ohta Tsutomu、Tsunoyama Hironori、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 1 号: 1 ページ: 50-50

    • DOI

      10.1038/s42004-018-0052-9

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Metal-Encapsulating Si16 Cage Superatoms2018

    • 著者名/発表者名
      Tsunoyama Hironori、Shibuta Masahiro、Nakaya Masato、Eguchi Toyoaki、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 印刷中 号: 8 ページ: 1735-1745

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.8b00085

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 気相精密大量合成とソフトランディング法による超原子ナノクラスター集積膜の作製とその電気特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      横山高穂, 千葉竜弥, 平田直之, 渋田昌弘, 中嶋敦
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Occupied and Unoccupied Levels of Half- and Per- Fluorinated Rubrene Thin Films Probed by One- and Two- Photon Photoemission2020

    • 著者名/発表者名
      (2)T. Inoue, M. Shibuta, T. Suzuki, A. Nakajima
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 前期5d遷移金属内包シリコンケージナノクラスターの有機表面上における化学的特性の比較2020

    • 著者名/発表者名
      (3)寺坂一也, 渋田昌弘, 中嶋敦
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Localized surface plasmonic resonances of size-selected silver nanoclusters (Agn) soft-landed on an organic substrate2020

    • 著者名/発表者名
      (4)K. Mizoguchi, T. Inoue, M. Shibuta, A. Nakajima
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 遷移金属内包シリコンケージナノクラスター薄膜の作製と電気伝導機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      千葉竜弥, 横山高穂, 平田直之, 渋田昌弘, 角山寛規, 中嶋敦
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 6族金属内包シリコンケージ超原子の表面担持状態における化学特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      寺坂一也, 鴨志田寿明, 新倉寿希, 渋田昌弘, 角山寛規, 中嶋敦
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機基板上にソフトランディングした単一サイズ銀ナノクラスター(Agn)の電子物性評価2020

    • 著者名/発表者名
      溝口凱斗, 井上朋也, 渋田昌弘, 中嶋敦
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 遷移金属内包シリコンケージクラスター薄膜の電気伝導特性2020

    • 著者名/発表者名
      横山高穂, 千葉竜弥, 平田直之, 角山寛規, 渋田昌弘, 中嶋敦
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication and Electrical Characterization of Metal-Encapsulating Si16 Cage Nanocluster Assembled Thin Films2020

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoyama, T. Chiba, N. Hirata, H. Tsunoyama, M. Shibuta, A. Nakajima
    • 学会等名
      Symposium on Size Selected Clusters
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly Dispersive Nearly Free Electron Bands at a 2D-assembled C60 Monolayer2019

    • 著者名/発表者名
      M. Shibuta, K. Yamamoto, H. Guo, J. Zhao, A. Nakajima
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Chemical Stabilization of Aluminum Superatoms on Controlled Organic Substrates2019

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, M. Shibuta, A. Nakajima
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤外反射吸収分光によるAu(111)表面に修飾した自己組織化単分子膜及び配位子保護金ナノクラスターの構造評価2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoyama, N. Hirata, H. Tsunoyama, T. Eguchi, Y. Negishi, A. Nakajima
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 6族金属内包シリコンケージ超原子の表面担持状態における化学特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      寺坂一也, 鴨志田寿明, 渋田昌弘, 角山寛規, 中嶋敦
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication and Characterization of Metal Encapsulating Si16 Cage Superatom (M@Si16) Heterolayer Film2019

    • 著者名/発表者名
      T. Niikura, T. Kamoshida, M. Shibuta, H. Tsunoyama, A. Nakajima
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization and optimization of cluster-surface interaction: metal-encapsulating Si16 nanocluster superatoms on organic substrates2019

    • 著者名/発表者名
      M. Shibuta
    • 学会等名
      The 76th Fujihara Seminar: International Workshop on Designer Nanocluster Materials
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication and Characterization of M@Si16 Hetero Layer Film2019

    • 著者名/発表者名
      T. Niikura, M. Shibuta, H. Tsunoyama, A. Nakajima
    • 学会等名
      The 76th Fujihara Seminar: International Workshop on Designer Nanocluster Materials
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of surface plasmon polaritons propagating at dielectric/metal interfaces by 2P-PEEM2019

    • 著者名/発表者名
      M. Shibuta, K. Yamagiwa, A. Nakajima
    • 学会等名
      11-th International Symposium on Ultrafast Surface Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Charge State Dependence of Oxidative Reactivity for Aluminum Superatoms Deposited on Organic Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      井上朋也, 渋田昌弘, 角山寛規, 中嶋敦
    • 学会等名
      第35回化学反応討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Visualization of surface plasmons propagating at the buried organic-metal interface2019

    • 著者名/発表者名
      M. Shibuta
    • 学会等名
      SFB Organics Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クラスター表面相互作用の有機分子制御による超原子の酸化反応性2019

    • 著者名/発表者名
      鴨志田 寿明, 渋田 昌弘, 太田 努, 角山 寛規, 中嶋 敦
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 表面担持された典型元素ナノクラスター超原子の化学的安定性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      井上 朋也, 渋田 昌弘, 角山 寛規, 中嶋 敦
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Charge State Dependence of Oxidative Reactivity for Aluminum Superatoms Deposited on Organic Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Inoue, Masahiro Shibuta, Hironori Tsunoyama, Atsushi Nakajima
    • 学会等名
      第35回化学反応討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Photoexcited electron dynamics at nanoscale functional films studied by 2PPE spectroscopy and microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shibuta
    • 学会等名
      International Symposium on Spectroscopy and Dynamics at Surface and Interface
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Size evolution and electron dynamics in organic molecular assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nakajima, Masahiro Shibuta, Toyoaki Eguchi, Hironori Tsunoyama, Naoyuki Hirata
    • 学会等名
      第34回化学反応討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Chemical reaction dynamics of metal-encapsulating silicon cage nanocluster (M@Si16) film2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Niikura, Toshiaki Kamoshida, Masahiro Shibuta, Hironori Tsunoyama, Atsushi Nakajima
    • 学会等名
      第34回化学反応討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Chemical Characterization of Group 3-5 Metals Encapsulating Si16 Cage Nanoclusters on Organic Surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Kamoshida, Masahiro Shibuta, Tsutomu Ohta, Hironori Tsunoyama, Atsushi Nakajima
    • 学会等名
      Cluster-Surface Interaction workshop 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間分解顕微光電子分光による有機ナノ薄膜表面・界面の電子ダイナミクス計測2018

    • 著者名/発表者名
      渋田 昌弘
    • 学会等名
      第61回 極限コヒーレント光科学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フラーレン基板にソフトランディングした銀ナノクラスターによる2光子励起光電子のプラズモニック増強効果2018

    • 著者名/発表者名
      渋田 昌弘,山元 一生,太田 努, 中嶋 敦
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Chemical Stability of 3-5 Group Transition Metal-Encapsulating Si16 Cage Nanocluster Superatoms on Organic Molecular Substrates2018

    • 著者名/発表者名
      鴨志田 寿明, 渋田昌弘, 太田 努, 角山 寛規, 中嶋 敦
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Spectroscopy and Imaging of Photocarriers in Organic Functional Films Probed by Two-Photon Photoemission2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shibuta
    • 学会等名
      9 th Workshop on Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Charge State Optimization of Group 3-5 Metals Encapsulating Si16 Cage Superatoms on Organic Surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      鴨志田 寿明, 渋田昌弘, 太田 努, 角山 寛規, 中嶋 敦
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 金属内包シリコンケージナノクラスター(M@Si16)集積薄膜の作製と化学反応特性の解明2018

    • 著者名/発表者名
      新倉 寿希, 渋田昌弘, 鴨志田 寿明, 角山 寛規, 中嶋 敦,
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 大阪市立大学工学研究科ナノマテリアル工学研究室

    • URL

      http://ocunano.xsrv.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 慶應義塾大学理工学部化学科中嶋研究室

    • URL

      http://www.chem.keio.ac.jp/~nakajima-lab/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 慶應義塾大学理工学部化学科ナノ物理化学研究室

    • URL

      http://sepia.chem.keio.ac.jp/Nakalab/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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