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メソ物質における電気磁気双極子遷移の可視化と光学特性制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K21179
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードメソ物質 / 電気双極子遷移 / 磁気双極子遷移 / 近接場光学顕微鏡 / 光学特性制御
研究開始時の研究の概要

光(電磁場)と通常の物質の相互作用において光磁場の影響は無視できる。しかしメソ物質では,光磁場が増強され光磁場と物質の相互作用が著しく増大する。この現象を理解し操作することで,メソ物質の特性を自在に制御できる可能性がある。本研究では,物質内の光電場と光磁場を可視化し,光特性制御のための機構解明を目指す。本研究により得られる成果は,化学分野をはじめ光回路や光ナノデバイスなど幅広い分野への波及効果が期待される。

研究成果の概要

サブ波長サイズのメソ物質では,光電磁場を格段に増強させることで新しい光物性を実現できる可能性がある。しかし,そのためには,メソ物質と光電磁場の相互作用を深く理解する必要がある。本研究では,超精密なナノ顕微分光計測を実現し,メソ物質に誘起される光電磁場の空間特性から,光とメソ物質の相互作用を明らかにした。さらに,光と物質に新しい相互作用の機構を導入することで光応答の制御を達成した。これらの成果は,今後,メソ物質の新機能創出につながると期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,物質の光学特性の新評価法を導入するとともに,従来にない方法で物質の光応答を増強する方法を開発した。これらの成果は,今後,物質の新機能創出につながるとともに,新しい研究の源流となることが期待される学術的な意義がある。また,光応答の増強法は,光エネルギーの効率的利用をはじめ,光センサや発光デバイスなどの開発につながることが期待されることから,社会的な意義がある。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [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 Microscopy ”, J. Phys. Chem. C2021

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

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 ページ: 21070-21076

    • 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 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
    • 国際学会
  • [学会発表] Interaction of gold nanoparticle assembly with dye molecules at liquid-liquid interface2021

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Jimbo, Kohei Imura
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会(2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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

URL: 

公開日: 2020-08-03   更新日: 2023-01-30  

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