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光場操作によるナノ物質の光励起状態とエネルギー伝達の制御

研究課題

研究課題/領域番号 20H02700
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関早稲田大学

研究代表者

井村 考平  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80342632)

研究分担者 長谷川 誠樹  早稲田大学, 理工学術院, 助教 (50962487)
今枝 佳祐  北海道大学, 理学研究院, 助教 (30754717)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワードナノ物性 / 光場操作 / 光励起状態 / エネルギー伝達 / 光場制御 / ナノ物質
研究開始時の研究の概要

物質機能やエネルギー伝達を精緻に制御することは,科学技術における究極的な課題の一つです。この目標を達成するためには,従来の枠組みを超えた制御法の構築が不可欠です。サブ波長スケールのナノ物質は,光を空間的また時間的に閉じ込めて光の場を増強します。この増強した光の場を使うと,物質に新しい特性を誘起することができます。しかし,その学術的追求は,はじまったばかりで十分ではありません。本研究では,光の場を自在に操作することにより,物質機能とエネルギー伝達を制御することを最終目標としています。

研究成果の概要

物質の光特性は,励起状態の特性と密接に関係していることから,波動関数を基軸とする励起状態制御法は,物質の機能制御の有望な方法となる。従来の枠組みを超えた物質機能を実現するためには,新しい概念に基づいた光励起状態制御法を開拓する必要がある。本研究では,光場操作によるナノ物質の光励起状態の制御法の構築と局在光場と強結合により新規光学特性の実現に取り組みこれらを達成した。本研究で得られた成果は,光励起状態の自在制御とエネルギー伝達制御の実現において,今後重要性を増すと期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

物質の光機能は,光エネルギーの有効活用やデバイス開発において重要である。これを自在に制御することができれば,環境負荷の低減や再生エネルギーの利用効率向上につながる可能性がある。しかし,これを制御するには,従来の枠組みを超えた制御法を構築する必要がある。本研究では,特殊な電場の空間構造をもつ光を使い物質機能の制御法を構築した。本研究で得られた成果は,光機能の制御とエネルギー伝達制御の実現において重要となることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nanoscopic Imaging of Photonic Modes Excited in Square-Shaped Perylene Microcrystal2023

    • 著者名/発表者名
      K. Imaeda, K. Imura
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 127 号: 9 ページ: 4665-4671

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.3c00271

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Photoluminescence from Gold Nanoparticle Thin Films Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      A. Jimbo, K. Imura
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 126 号: 35 ページ: 14960-14966

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.2c03744

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Keisuke Imaeda, Seiju Hasegawa, Kohei Imura2022

    • 著者名/発表者名
      Observation of the Plasmon Mode Transition from Triangular to Hexagonal Nanoplates
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 156 号: 4 ページ: 44702-44702

    • DOI

      10.1063/5.0078371

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] anoantenna effect dependent on the center structure of Bull’s eye-type plasmonic chip2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nagasue, Takeha Shinohara, Seiju Hasegawa, Kohei Imura, Keiko Tawa
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 30 号: 5 ページ: 7526-7538

    • DOI

      10.1364/oe.452468

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photoluminescence Properties of Gold Nanorod and J-Aggregate Hybrid Systems Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Seiju Hasegawa, Kohei Imura
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 126 号: 13 ページ: 5944-5949

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.2c00513

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical field and chemical environment near the surface modified gold nanoparticle assembly revealed by two-photon induced photoluminescence and surface enhanced Raman scattering2021

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Jimbo, Yui Nishikado, Kohei Imura
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 9 ページ: 2272-2278

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210160

    • NAID

      130008103578

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Plasmon-Enhanced Fluorescence Near Single Gold Nanoplates Studied by Scanning Near-Field Two-Photon Excitation Microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Seiju Hasegawa, Keisuke Imaeda, Kohei Imura
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 38 ページ: 21070-21076

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c06466

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of Plasmon-Exciton Interactions by Scanning Near-Field Optical Microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Asami Yokozawa, Seiju Hasegawa, Keisuke Imaeda, Kohei Imura
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 44 ページ: 24515-24520

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c07745

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Near-field transmission and reflection spectroscopy for revealing absorption and scattering characteristics of single silver nanoplates2020

    • 著者名/発表者名
      Mizobata H., Hasegawa S., Tamura M., Iida T., Imura K.
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys

      巻: 155 号: 14 ページ: 144703-144703

    • DOI

      10.1063/5.0025328

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence from Carbon Dot-Gold Nanoparticle Composites Enhanced by Photonic and Plasmonic Double Resonant Effect2020

    • 著者名/発表者名
      Kamura Y., Imura K.
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 45 ページ: 29068-29072

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c03588

    • 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
  • [学会発表] CsPbBr3マイクロプレートにおける光閉じ込めモードの近接場イメージング2023

    • 著者名/発表者名
      長谷川誠樹,林ひな,井村考平
    • 学会等名
      日本化学会 第 103 春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラジアル・アジマス偏光励起光を用いた金ナノプレートの非線形発光特性の究明2023

    • 著者名/発表者名
      長谷川誠樹,市川帆乃香,井村考平
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Bull's eye型プラズモニックチップにおけるナノアンテナ増強効果のプラズモン共鳴条件依存性2023

    • 著者名/発表者名
      篠原洸羽,名和靖矩,長谷川誠樹,井村考平,田和圭子
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 紫外レーザーを用いた多環芳香族化合物の空間選択的多量化2023

    • 著者名/発表者名
      森田賢,井村考平
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] プラズモニック物質の光学特性とその制御-プラズモンの化学的応用に向けて-2023

    • 著者名/発表者名
      井村考平
    • 学会等名
      第12回プラズモニック化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] CsPbBr3ペロブスカイトマイクロ結晶における局在モードの顕微分光2023

    • 著者名/発表者名
      林ひな,長谷川誠樹,井村考平
    • 学会等名
      2022年度日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ナノ分光法によるプラズモンの可視化とその制御2023

    • 著者名/発表者名
      井村考平
    • 学会等名
      関西学院大学講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノプレートにおける二光子誘起発光の励起光空間特性依存性2023

    • 著者名/発表者名
      市川帆乃香,長谷川誠樹,井村考平
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 空間位相変調光による金ナノプレートの第二高調波発生2023

    • 著者名/発表者名
      長谷川誠樹,市川帆乃香,飯島遥,井村考平
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Siナノ粒子―Auナノラインハイブリッド構造における非線形光学特性2023

    • 著者名/発表者名
      四方田真輝,長谷川誠樹,井村考平
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Optical field enhancement near gold nanoplate assembly studied by nonlinear optical microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Nagisa Miwa, Kohei Imura
    • 学会等名
      The 13th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Photoluminescence from Gold Nanorod and J-Aggregates Hybrids Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Seiju Hasegawa, Kohei Imura
    • 学会等名
      The 13th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 近接場光学顕微鏡を用いたプラズモン-エキシトン強結合状態の光学特性の究明2022

    • 著者名/発表者名
      長谷川 誠樹,井村 考平
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 金薄膜上の金ナノプレートに励起される高次プラズモン結合2022

    • 著者名/発表者名
      豊東 雅典,井村 考平
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 局在表面プラズモンとフォトニック結晶を用いたカーボンドットの発光増強2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 陸,香村 惟夫,井村 考平
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 二硫化モリブテンナノ薄膜における発光特性と形状変化の励起光強度依存性2022

    • 著者名/発表者名
      尾形駿,井村 考平
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 近接場光学顕微鏡によるプラズモン-エキシトン強結合状態の空間特性の可視化2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川 誠樹, 今枝 佳祐, 井村 考平
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子薄膜における多光子励起白色光発生2021

    • 著者名/発表者名
      神保 敦子, 井村 考平
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Time-resolved and three dimensional near-field imaging of plasmons in gold mesoplates2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Imura
    • 学会等名
      ASIANALYSIS XV
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 位相ステッピング法を用いた顕微吸収散乱分光法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      深田 将史,白山大樹,井村 考平
    • 学会等名
      2021年度日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Optical Characteristics of Gold Nanoplate Assemblies Studied by Two-Photon Excitation Microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Nagisa Miwa, Kohei Imura
    • 学会等名
      11th Asian Photochemistry Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasmons in Two-Dimensional Metal Mesostructures and Their Applications to Surface Enhanced Optical Processes2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Imura
    • 学会等名
      11th Asian Photochemistry Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plasmons visualized by near-field optical microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      井村 考平
    • 学会等名
      ナノ学会合同部会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High order plasmons in metal nanostructures for surface-enhanced spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Imura
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 液-液界面における金ナノ粒子構造と色素分子との相互作用の研究2021

    • 著者名/発表者名
      神保 敦子,井村考平
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光励起状態の時空間操作による巨視的応答制御2020

    • 著者名/発表者名
      井村考平
    • 学会等名
      第43回光科学異分野横断セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 金メソプレート近傍における励起場と放射場の増強2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川誠樹,今枝佳祐,井村考平
    • 学会等名
      2020年度日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノキューブに励起されるプラズモンモードの近接場分光特性2020

    • 著者名/発表者名
      乙部隼也, 井村考平
    • 学会等名
      2020年度日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノロッドの光学特性における化学的及び物理的効果2020

    • 著者名/発表者名
      川嶋健哉,今枝佳祐,井村考平
    • 学会等名
      2020年度日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Au-Cu2O ナノハイブリッド構造の発光特性のサイズ依存性2020

    • 著者名/発表者名
      板東廣朗,長谷川誠樹,井村考平
    • 学会等名
      2020年度日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 早稲田大学 先進理工学部 化学・生命化学科 光物理化学研究室

    • URL

      http://www.chem.waseda.ac.jp/imura/publications.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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