金属ナノ構造を利用した中赤外電磁場の増強と時空間制御

• 研究課題/領域番号: 24656045
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 芦原 聡 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10302621)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 量子エレクトロニクス / 応用光学・量子光工学 / 光物性

研究概要

中赤外光は様々な分子振動モードと共鳴するため、分子構造を知り、さらにはそれを制御するツールとして高い潜在性をもつ。そのため、中赤外波長域で光電場を顕著に増強する技術が確立すれば、高分子の立体構造を解析できる分光計測技術や分子反応を自在に制御できる技術などにつながると期待できる。こうした応用を見据え、本研究では、中赤外光を共鳴的に増強する金属ナノ構造とその周波数応答特性、さらには、ナノメートルスケールでの近接場の空間分布を、理論・実験両面から明らかにした。さらには、理論解析によって増強近接場の時間波形を解析し，近接場の電場波形を制御する上での自由度を明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] 赤外非線形分光法で観る水の振動・構造ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: Vol.81 No.9
• [雑誌論文] Controlling quantum interferences in IR vibrational excitations in metal carbonyls (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara, J. Tayama, K. Enomoto
  • 雑誌名: Ultrafast Phenomena XVIII (The European Physical Journal) 巻: Vol.41 ページ: 5024-5024
• [雑誌論文] 赤外ポンプ・プローブ分光法によってわかってきた水の振動緩和ダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Infrared Science & Technology 巻: Vol.22, No.1 ページ: 66-74
• [学会発表] Controlling Excitations of Coupled Vibrations by Shaped Mid-Infrared Pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Tayama, N. Wakabayashi, S.Ashihara
  • 学会等名: International Conference on Ultrafest Phenomena (UP)
  • 発表場所: Naha(11.Fri.A.5)
  • 年月日: 2014-07-08
• [学会発表] Photoelectron Emission from Resonant Nanoantennas Driven by Femtosecond Mid-infrared Pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kusa, K. Echternkamp, G. Herink, C. Ropers, S.Ashihara
  • 学会等名: International Conference on Ultrafest Phenomena (UP)
  • 発表場所: Naha(08.Tue.B.4)
  • 年月日: 2014-07-08
• [学会発表] 高強度THzコムに向けたダブルクラッドYb添加ファイバーを使ったフェムト秒パルス増幅器開発-高強度THzコム発生用励起光源に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜崎淳一, 関根徳彦, 寶迫巌, 茂木芳成, 芦原聡
  • 学会等名: 電気学会光・量子デバイス研究会OQD-14-019
  • 発表場所: 東工大
  • 年月日: 2014-06-30
• [学会発表] Electron Tunneling and Acceleration at Gold Nanostructures Driven by Ultrashort Mid-Infrared Pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: K. E. Echternkamp, F. Kusa, G. Herink, S. V. Yalunin, S. Ashihara, and C. Ropers
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2014
  • 発表場所: San Jose(FM2J.7)
  • 年月日: 2014-06-09
• [学会発表] Mid-IR imaging of the localized plasmonic mode by the scanning near-field optical microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Usui, F. Kusa, K. Kohmura, S. Ashihara.
  • 学会等名: 1st Optical Manipulation Conference in OPTICS & PHOTONICS International Congress
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2014-04-25
• [学会発表] Parabolic Pulse Amplification using Double-clad Yb-doped Fiber Toward High-power THz Generations (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Hamazaki, H. Mogi, N. Sekine, S. Ashihara, I. Hosako
  • 学会等名: 3rd Advanced Laser & Photon Sources in OPTICS & PHOTONICS International Congress
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2014-04-24
• [学会発表] 中赤外波形整形と分子制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会春季大会「領域5,領域4,領域6合同シンポジウム主題:限界駆動の物質光科学新しい光科学の創成とナノ情報デバイスへの展開」
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] 高出力THz波発生のためのダブルクラッドYb添加ファイバーを使ったフェムト秒パルス増幅器開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜崎淳一, 茂木芳成, 関根徳彦, 芦原聡, 寶迫巌
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学(18pA7)
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 赤外光を用いた散乱型近接場光学顕微鏡の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 臼井信悟, 幸村健介, 芦原聡
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学(18pF10)
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] ダブルクラッドYb添加ファイバーを用いたチャープパルス増幅システムの開発～高出力広帯域Thz波発生に向けて～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 茂木芳成, 浜崎淳一, 関根徳彦, 芦原聡, 寶迫巌
  • 学会等名: 電子情報通信学会マイクロ波・ミリ波フォトニクス研究会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Mid-IR imaging of the localized plasmonic mode by the scanning near-field optical microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Usui, K. Kohmura, S. Ashihara.
  • 学会等名: 1st Optical Manipulation Conference in OPTICS & PHOTONICS International Congress
  • 発表場所: Pacifico Yokohama (Yokohama), JAPAN
• [学会発表] Photoelectron Emission from Resonant Nanoantennas Driven by Femtosecond Mid-infrared Pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kusa, K. Echternkamp, G. Herink, C. Ropers, S. Ashihara
  • 学会等名: International Conference on Ultrafest Phenomena (UP)
  • 発表場所: Okinawa Convention Center (Naha), Japan
• [学会発表] Electron Tunneling and Acceleration at Gold Nanostructures Driven by Ultrashort Mid-Infrared Pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: K. E. Echternkamp, F. Kusa, G. Herink, S. V. Yalunin, S. Ashihara, and C. Ropers
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2014
  • 発表場所: San Jose Convention Center (San Jose), US
• [学会発表] 中赤外波形整形と分子制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会春季大会「領域5，領域4，領域6合同シンポジウム 主題：限界駆動の物質光科学新しい光科学の創成とナノ情報デバイスへの展開」
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] 赤外光を用いた散乱型近接場光学顕微鏡の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 臼井信悟，幸村健介，芦原 聡
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] 高出力THz波発生のためのダブルクラッドYb添加ファイバーを使ったフェムト秒パルスのチャープパルス増幅器開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浜崎淳一, 茂木芳成, 関根徳彦, 芦原聡, 寶迫巌
  • 学会等名: レーザー学会「ファイバレーザー技術専門委員会」公開研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-11-22
• [学会発表] 赤外光を用いた散乱型近接場顕微鏡の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 臼井信悟, 幸村健介, 芦原聡
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会OPJ2013
  • 発表場所: 奈良県新公会堂(12pE3)
  • 年月日: 2013-11-12
• [学会発表] ダブルクラッドファイバーを用いた全正常分散型ファイバーレーザーの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎直樹, 山中紀幸, 芦原聡
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会OPJ2013
  • 発表場所: 奈良県新公会堂(12pP3)
  • 年月日: 2013-11-12
• [学会発表] 赤外強光子場の生成と応用展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 新しい光科学の創成とナノ情報デバイスへの展開
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-10-15
• [学会発表] 整形中赤外パルスによるジカルボニル金属錯体の振動コヒーレント制御II (2013)
  • 著者名/発表者名: 田山純平, 榎本薫里, 芦原聡
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ(1D07)
  • 年月日: 2013-09-24
• [学会発表] 中赤外光パルスを用いたW(CO)6分子における振動ラダークライミングの高効率化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山喜隆, 田山純平, 芦原聡
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ(1D08)
  • 年月日: 2013-09-24
• [学会発表] 整形中赤外パルスによるジカルボニル金属錯体の振動コヒーレント制御II (2013)
  • 著者名/発表者名: 田山純平, 榎本薫里, 芦原聡
  • 学会等名: 第74回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(20a-A3-8)
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] 金属ナノ構造を用いた中赤外超短パルス電磁場の増強 (2013)
  • 著者名/発表者名: 草史野, 芦原聡
  • 学会等名: 第74回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(18a-C14-4)
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] 赤外光を用いた散乱型近接場光学顕微鏡の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 臼井信悟, 芦原聡
  • 学会等名: 第74回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(17a-P12-1)
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Electric-field enhancement of mid-infrared light by using Au nano-rod structures (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Kusa, S. Ashihara
  • 学会等名: 2013 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific-Rim (CLEO/PacificRim)
  • 発表場所: Kyoto(ThB1-3)
  • 年月日: 2013-07-04
• [学会発表] Control of multipath interference in vibrational excitations for anharmonically coupled oscillator systems (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara, J. Tayama
  • 学会等名: The XVIth International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy (TRVS 2013)
  • 発表場所: Beppu(CT-37)
  • 年月日: 2013-05-24
• [学会発表] 全正常分散型モード同期Ybファイバーレーザーの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三代川佳広, 山崎直樹, 芦原聡
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(28p-PA5-3)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 自己参照型スペクトル干渉を用いた中赤外光パルスの波形評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新垣寿弥, 芦原聡
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(28p-D2-2)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 中赤外光パルスを用いた分子の多光子解離反応制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山喜隆, 田山純平, 芦原聡
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 赤外振動励起の高効率化へ向けた取り組み (2013)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 「相変化ダイナミクス」ワークショップ
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2013-03-18
• [学会発表] 赤外超短パルスを利用した凝縮相分子のダイナミクス観測と制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 京都大学エネルギー理工学研究所第27回光ナノサイエンスインフォーマルセミナー
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2013-03-08
• [学会発表] Controlling quantum interferences in IR vibrational excitations in metal carbonyls (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara
  • 学会等名: The 72nd Okazaki Conference on "Ultimate Control of Coherence"
  • 発表場所: IMS at Okazaki
  • 年月日: 2013-01-10
  • 招待講演
• [学会発表] Electric-field enhancement of mid-infrared light by using Au nano-rod structures (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Kusa, S. Ashihara
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific-Rim (CLEO/PacificRim)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center (Kyoto), JAPAN
• [学会発表] 赤外強光子場の生成と応用展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 東北大学通研共同プロジェクト研究会「新しい光科学の創成とナノ情報デバイスへの展開」
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 赤外光を用いた散乱型近接場顕微鏡の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 臼井信悟，幸村健介，芦原聡
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会OPJ2013
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
• [学会発表] 金属ナノ構造を用いた中赤外超短パルス電磁場の増強 (2013)
  • 著者名/発表者名: 草史野，芦原聡
  • 学会等名: 第74回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] 赤外光を用いた散乱型近接場光学顕微鏡の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 臼井信悟，芦原聡
  • 学会等名: 第74回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Electric-field enhancement of mid-infrared light by using Au nano-rod structures (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Kusa, S. Ashihara
  • 学会等名: 2013 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific-Rim
  • 発表場所: 京都国際会議場
• [学会発表] 全正常分散型モード同期Ybファイバーレーザーの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山崎直樹, 三代川佳広, 芦原聡
  • 学会等名: 第9回東京農工大学・電気通信大学合同シンポジウム「コヒーレント光科学とナノ未来材料」合同シンポジウム
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] Coherent Control of Vibrational Excitations with Shaped Mid-IR Pulses (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara
  • 学会等名: 10th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: Taipei(FA4)
  • 年月日: 2012-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] 可視域のスペクトルシアリング干渉による中赤外光パルスの波形評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新垣寿弥, 榎本薫里, 芦原聡
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会OPJ2012
  • 発表場所: 船堀タワーホテル(23pE3)
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] 非線形偏光発展を利用したモード同期Ybファイバーレーザーの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三代川佳広, 山崎直樹, 芦原聡
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会OPJ2012
  • 発表場所: 船堀タワーホテル(23aE5)
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] 赤外振動遷移における量子干渉の操作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 分子研研究会「新しい光の創成と物質科学―精密計測と操作への展開」
  • 発表場所: 分子科学研究所
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] 整形中赤外パルスによるジカルボニル金属錯体の振動コヒーレント制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田山純平, 榎本薫里, 芦原聡
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京大学(1D19)
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 整形中赤外パルスによるジカルボニル金属錯体の振動コヒーレント制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田山純平, 榎本薫里, 芦原聡
  • 学会等名: 第73回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学(14a-B2-3)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Auロッド二量体を利用した中赤外域での電場増強 (2012)
  • 著者名/発表者名: 草史野, 芦原聡
  • 学会等名: 第73回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学(13p-F8-5)
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 中赤外パルスの波形整形を利用した分子のコヒーレント制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 原子衝突学会第37回年会シンポジウム「光・周期場による原子分子制御への挑戦」
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 2012-07-28
• [学会発表] Controlling quantum interferences in IR vibrational excitations in metal di-carbonyls (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara, K. Enomoto, J. Tayama
  • 学会等名: VIth International conference on Coherent Multi-dimensional Spectroscopy
  • 発表場所: Berlin(P5)
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] Controlling quantum interferences in IR vibrational excitations in metal di-carbonyls (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara, K. Enomoto, J. Tayama
  • 学会等名: XVIIIth International conference on Ultrafast Phenomena
  • 発表場所: Lausanne(MON4A.4)
  • 年月日: 2012-07-08
• [学会発表] Control over Two-dimensional Vibrational Trajectory (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara, T. Arakaki, K. Enomoto
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2012
  • 発表場所: San Jose(JW2A.12)
  • 年月日: 2012-05-09
• [学会発表] “赤外振動励起の高効率化へ向けた取り組み”
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 「相変化ダイナミクス」ワークショップ
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] “赤外超短パルスを利用した凝縮相分子のダイナミクス観測と制御”
  • 著者名/発表者名: 芦原聡
  • 学会等名: 京都大学エネルギー理工学研究所 第２７回光ナノサイエンスインフォーマルセミナー
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] “Controlling quantum interferences in IR vibrational excitations in metal carbonyls,”
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara
  • 学会等名: Okazaki Conference
  • 発表場所: Institute for Molecular Science, Okazaki
  • 招待講演
• [学会発表] “Coherent Control of Vibrational Excitations with Shaped Mid-IR Pulses,”
  • 著者名/発表者名: S. Ashihara
  • 学会等名: 10th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics, FA4
  • 発表場所: Institute of Atomic and Molecular Sciences, Taipei, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] “中赤外光パルスを用いた分子の多光子解離反応制御”
  • 著者名/発表者名: 平山喜隆，田山純平，芦原聡
  • 学会等名: 第６０回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] “可視域のスペクトルシアリング干渉による中赤外光パルスの波形評価”
  • 著者名/発表者名: 新垣寿弥，榎本薫里，芦原聡
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会OPJ2012，23pE3
  • 発表場所: 船堀タワーホテル
• [学会発表] “整形中赤外パルスによるジカルボニル金属錯体の振動コヒーレント制御”
  • 著者名/発表者名: 田山純平，榎本薫里，芦原聡
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会，1D19
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] “整形中赤外パルスによるジカルボニル金属錯体の振動コヒーレント制御”
  • 著者名/発表者名: 田山純平，榎本薫里，芦原聡
  • 学会等名: 第73回応用物理学学術講演会，14a-B2-3
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] “Auロッド二量体を利用した中赤外域での電場増強”
  • 著者名/発表者名: 草史野，芦原聡
  • 学会等名: 第73回応用物理学学術講演会，13p-F8-5
  • 発表場所: 愛媛大学
• [備考] 東京農工大学 研究者プロフィール
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001343/profile.html
• [備考] 芦原研究室 ホームページ
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ashihara/index.html