ナノスケール熱制御を目指した近接場蛍光熱顕微鏡の開発とナノ構造制御への新しい展開

• 研究課題/領域番号: 23686036
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 田口 良広 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (30433741)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 27,430千円 (直接経費: 21,100千円、間接経費: 6,330千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2012年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2011年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
• キーワード: 近接場光 / 自己組織化単分子膜 / 熱的脱離 / パターニング / 熱工学 / 熱物性 / ナノパターニング / ナノ熱工学 / 蛍光寿命 / 計測技術

研究成果の概要

本研究では、高感度な近接場光学熱顕微技術と近接場フォトサーマル効果を用いたナノスケールパターニング技術の開発を目的とした。さらに各要素技術を融合し、ナノ熱制御に基づく構造制御が可能な新しい近接場光学熱顕微鏡の開発を目指している。新しく開発した高精度近接場ファイバーとナノ構造制御用テンプレート基板を用いることにより、高い分解能で近接場光学熱脱離が可能であることを解析的かつ実験的に明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Micro optical diffusion sensor using a comb-driven micro Fresnel mirror (2015)
  • 著者名/発表者名: Matoba, Y., Taguchi, Y., and Nagasaka, Y.
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 23 号: 1 ページ: 477-483
  • DOI: 10.1364/oe.23.000477
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical analysis of the temperature dependence of near-field polarization for nanoscale thermometry using a triple-tapered near-field optical fiber probe (2014)
  • 著者名/発表者名: Nitta, J., Taguchi, Y., Saiki, T. and Nagasaka, Y.
  • 雑誌名: Journal of Optics 巻: 16 号: 3 ページ: 035001-035001
  • DOI: 10.1088/2040-8978/16/3/035001
  • 査読あり
• [雑誌論文] FDTD法を用いた近接場フォトサーマル効果のナノスケール温度分布解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福山祥平, 田口良広
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集（B編） 巻: 79 ページ: 2254-2263
  • NAID: 130003386324
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-field fluorescence thermometry using highly efficient triple-tapered near-field optical fiber probe (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fujii
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 83 号: 12 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1063/1.4769057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Interferometrical Excitation Device for Micro Optical Diffusion Sensor Using Laser-induced Dielectrophoresis (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Oka
  • 雑誌名: Journal of Microelectromechanical Systems 巻: 21 号: 2 ページ: 324-330
  • DOI: 10.1109/jmems.2011.2176922
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fusion-spliced Near-field Optical Fiber Probe Using Photonic Crystal Fiber for Nanoscale Thermometry Based on Fluorescence-Lifetime Measurement of Quantum Dots (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Fujii
  • 雑誌名: Sensors 巻: 11 号: 9 ページ: 8358-8369
  • DOI: 10.3390/s110908358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Nanoscale Temperature Distribution for the Patterning of Self-Assembled Monolayers Using Near-Field Photothermal Desorption (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 6 ページ: 436-448
  • 査読あり
• [学会発表] 高速かつ非接触なin situ測定を実現する光学式ハンドヘルド粘性センサーの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: スウィセン賢，田口良広，長坂雄次
  • 学会等名: 第35回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学 （東京都目黒区）
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] スパッタ成膜水素化アモルファスシリコンを用いた光学式小型拡散センサーの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田慎，山田幹，田口良広，長坂雄次
  • 学会等名: 第35回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学 （東京都目黒区）
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 新たな干渉励起方法を用いた光MEMS拡散センサーの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 深田一路，*田口良広，長坂雄次
  • 学会等名: 第35回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学 （東京都目黒区）
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 光学式マイクロ拡散センサの高感度化に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高羽芳彰，鎌田慎，山田幹，田口良広，長坂雄次
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2014
  • 発表場所: 芝浦工業大学 （東京都江東区）
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] Study on Temperature Dependence of Near-field Polarization on Nanostructure for Optical Nanoscale Thermometry (2014)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto, S., Taguchi, Y., Saiki, T., and Nagasaka, Y.
  • 学会等名: The 20th European Conference on Thermophysical Properties
  • 発表場所: Porto (Portugal)
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [学会発表] Development of Optical Hand-held Viscosity Sensor for in situ Measurement Utilizing Laser-induced Capillary Wave Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Swysen, K., Taguchi, Y., and Nagasaka, Y.
  • 学会等名: The 20th European Conference on Thermophysical Properties
  • 発表場所: Porto (Portugal)
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [学会発表] Development of nanoscale thermometry by fluorescence lifetime measurement in near-field using time correlated single photon counting (2014)
  • 著者名/発表者名: Seto, D., Taguchi, Y., Saiki, T., and Nagasaka, Y.
  • 学会等名: Optical MEMS and Nanophotonics Conference 2014
  • 発表場所: Glasgow (Scotland)
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-21
• [学会発表] アンテナ型開口プローブを用いた近接場フォトサーマル効果による自己組織化単分子膜のナノスケールパターニング手法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 神出真緒，福山祥平，田口良広
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: アクトシティ浜松 （静岡県浜松市）
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] 近接場蛍光寿命を用いたナノスケール温度分布イメージングシステムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 瀬戸大地，日守錬，田口良広，斎木敏治，長坂雄次
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: アクトシティ浜松 （静岡県浜松市）
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] 偏光近接場光学熱顕微鏡を用いたナノスケール温度センシングに関する研究 ―近接場領域における偏光面回転の検出― (2013)
  • 著者名/発表者名: 新田淳平，岸本祥，田口良広，斎木敏治，長坂雄次
  • 学会等名: 第50回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 時間相関単一光子計数法を用いた近接場蛍光寿命測定によるナノスケール温度測定手法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瀬戸大地，田口良広，斎木敏治，長坂雄次
  • 学会等名: 第50回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] EXPERIMENTAL STUDY ON NANOSCALE TEMPERATURE MEASUREMENT METHOD USING ROTATION OF NEAR-FIELD POLARIZATION (2013)
  • 著者名/発表者名: Nitta, J., Kishimoto, S., Taguchi, Y., Saiki, T. and Nagasaka, Y.
  • 学会等名: Optical MEMS and Nanophotonics 2013
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] Analysis of Near-field Photothermal Heating for Nanoscale Patterning of SAM (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama, S., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
  • 学会等名: The 10th Asian Thermophysical Properties Conference
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Development of Local Temperature Measurement Technique Using Near-field Polarization (2013)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto, S., Nitta, J., Taguchi, Y. and Nagasaka, Y.
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Micro and Nano Technology
  • 発表場所: Shanghai, China
• [学会発表] Development of Nanoscale Temperature Measurement Method by Polarized Near-field Light under High Vacuum (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Nitta
  • 学会等名: 18th Symposium on Thermophysical Properties
  • 発表場所: アメリカ コロラド州ボルダ―
• [学会発表] Development of Novel Near-field Optical Fiber Probe Using Photonic Crystal Fiber for Highly Sensitive Fluorescence Lifetime Measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Seto
  • 学会等名: The 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2012)
  • 発表場所: 京都府京都市
• [学会発表] 近接場光熱脱離を利用した自己組織化単分子膜のナノスケールパターニングに関する研究 時間領域有限差分法を用いた近接場光加熱による微小領域温度分布の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福山祥平
  • 学会等名: 第33回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 大阪府大阪市
• [学会発表] 高温超伝導YBCO薄膜の熱伝導率と温度伝導率の測定-周期加熱サーモリフレクタンス法を用いた低温・強磁場環境下測定システムの構築- (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田達哉
  • 学会等名: 第32回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 光誘起誘電泳動を用いた小型拡散センサーに関する研究集積化に向けた光MEMSデバイスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡哲大
  • 学会等名: 第32回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 垂直配向カーボンナノチューズ複合ポリマーの作製とフォトサーマル赤外検知法による熱伝導率評価-パリレンによるCNTの被膜- (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤翼
  • 学会等名: 第32回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 周期加熱サーモリフレクタンス法を用いたSiPデバイス内部における熱抵抗評価手法の開発(マイクロスケール試料の測定および理論モデルの改良) (2011)
  • 著者名/発表者名: 大坪慶貴
  • 学会等名: 第32回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] Study on Micro Optical Diffusion Sensor using Laser-induced Dielectrophoresis (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishii
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Development of fluorescence near-field optics thermal nanoscopy using photonic crystal fiber for high sensitivity temperature measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Fujii
  • 学会等名: The 19^<th> European Conference on Thermophysical Properties
  • 発表場所: ギリシャ
  • 年月日: 2011-08-26
• [学会発表] Development of Nanometer Scale Temperature Measurement Method with Polarized Near-field Light (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Hosaka
  • 学会等名: IEEE-LEOS Optical MEMS and Nanophotonics 2011
  • 発表場所: トルコ
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] Development of Optical Device for Novel Micro Optical Diffusion Sensor (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Oka
  • 学会等名: IEEE-LEOS Optical MEMS and Nanophotonics 2011
  • 発表場所: トルコ
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] 高温超伝導YBCO薄膜の熱伝導率と温度伝導率の同時測定フォトサーマル赤外検知法による厚み依存性の測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安藤哲
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] レーザー誘起誘電泳動を用いた新しい小型拡散センサーに関する研究第二報:オンチップ化か可能な信号光検知手法の提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 猪谷直一
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] 近接場偏光を用いたナノスケール温度センシング手法の開発高感度な測定のための新たな距離制御方法と偏光検出システムの提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 保坂俊輔
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] ナノ・マイクロ熱物性センシングとサーマルデザインプラットフォーム
  • 著者名/発表者名: 田口良広
  • 学会等名: 科学技術振興機構・研究開発戦略センター 革新的熱技術に関するワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 近接場蛍光を用いたナノスケール温度センシング手法の開発 高感度温度計測を実現する新たな近接場プローブの検討
  • 著者名/発表者名: 藤井拓郎
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山県富山市
• [図書] ナノ・マイクロスケール熱物性ハンドブック (2014)
  • 著者名/発表者名: 田口良広
  • 総ページ数: 459
  • 出版者: 養賢堂
• [備考] 慶應義塾大学理工学部システムデザイン工学科 長坂・田口研究室
  • URL: http://www.naga.sd.keio.ac.jp/