ニアフィールド・ナノ光学

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09241103
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 河田 聡 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30144439)
• 研究分担者: 稲場 文男 東北工業大学, 工学部, 教授 (90006213) ; 難波 進 長崎総合科学大学, 工学研究センター, 教授 (70029370) ; 朝倉 利光 北海学園大学, 工学部・電子情報工学科, 教授 (70001188) ; 末松 安晴 高知工科大学, 学長 (40016316) ; 霜田 光一 東京大学, 理学部, 名誉教授
• キーワード: 近接場光学 / 走査プローブ顕微鏡 / 光記録 / 光加工 / ナノテクノロジー / エバネッセント場 / 1分子 / 振動分光

研究概要

物質の表面から波長以下の距離(光学的ニアフィールド)においてのみ存在しうる不均質で非放射な電磁場を構成するエバネッセント・フォトンを利用することによって、波動の分散関係で決まるべき波長の制限を超越して、ナノメーター・サイズの極微小空間領域に光を閉じこめる「ニアフィールド・ナノ光学」の基礎的かつ理論的研究およびそれを実現する装置開発的研究と、その成果に基づく極微小空間におけるフォトンと物質の相互作用の探求と解明、さらにはその何スケールの自然科学と工学への応用を実現した。
具体的には、
1)ナノメーター・スケールの近距離・極微小空間での物質間の、互いの表面に存在するエバネッセントフォトンを介しての電磁相互作用による表面物理現象や局所化学反応の解明などのナノ・フォトニクスの学術的基礎研究、
2)光の波長の1/10-1/1,000の分解能で、原子的スケールからメゾスコピックなサイズで物質の分布を観察する近接場光学顕微鏡の設計・開発のための原理と技術の構築および分子レベルで物質構造解析を行うことを可能とするフォトニクス技術の確立、さらに、その像解釈のための理論とアルゴリズムの構築、
3)光学的ニアフィールドに存在する微粒子や構造に、フォトンが与えるピコニュートン以下の放射圧の力学の理論および実験の両サイドからの研究、その走査トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡やレーザー駆動マイクロマシーンなどへのナノ光学的力学技術の導入や、単一の生体蛋白分子などの運動制御への応用、
4)近接場光学顕微鏡を用いた、極微小空間に局在する光による物質相の微視的制御メカニズムを追求することによる応用の開拓、特に光化学反応の単一分子レベルでの追跡、光反応によるエネルギー移動、電荷移動機構の解明、また、凝縮相における局在光子と素励起の相互作用の追求、超高密度の光記録、超微細な光加工などの先進技術の開拓を行った。

研究成果

• [文献書誌] S.Shoji and S.Kawata: "Photofabrication of three-dimensional photonic crystals by multibeam laser interference into a photopolymerizable resin"Appl.Phys.Lett.. 76・16. 2668-2670 (2000)
• [文献書誌] H.Ishitobi Z.Sekkat,and S.Kawata: "Quantifying theory of optical orientation processes in spectrally distinguishable photoisomers : application to a spiropyran-type chromophore"Chemical Physics Letters. 316. 578-584 (2000)
• [文献書誌] S.Kawata and J.O.Amistoso: "Characterization of Organic Photochromic Materials as 3-D Optical Data Storage Media"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 344. 23-30 (2000)
• [文献書誌] S.Kawata and Y.Kawata: "Three-dimensional optical data storage using photochromic materials"Chemical Reviews. 100・5. 1777-1788 (2000)
• [文献書誌] M.Hisaka,H.Ishitobi and S.Kawata: "Optical recording of reversed domains in ce-doped SBN : 75 crystal for bit-oriented three-dimensional optical memory"J.Opt.Soc.Am.B. 17. 422-426 (2000)
• [文献書誌] N.Hayazawa,Y.Inouye,Z.Sekkat and S.Kawata: "Metallized tip amplification of near-field Raman scattering"Optics Communications. 183. 333-336 (2000)
• [文献書誌] 大津元一,河田聡 編著: "近接場ナノフォトニクス入門"オプトロニクス社. 133 (2000)
• [文献書誌] S.Kawata (分担執筆): "Photorefractive Optics"Academic Press. 570 (2000)