アキシコンプリズムを用いた表面プラズモンの局在化励起に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650055
• 研究機関: 広島国際大学
• 研究代表者: 久保 高啓 広島国際大学, 保健医療学部, 教授 (70225184)
• 研究分担者: 二宮 伸治 広島国際大学, 保健医療学部, 助教授 (60237774) ; 岩田 太 静岡大学, 工学部, 助手 (30262794) ; 川田 善正 静岡大学, 工学部, 助教授 (70221900)
• キーワード: 表面プラズモン / 局在プラズモン / 光学顕微鏡 / 走査型プローブ顕微鏡 / 化学センサー / 単分子蛍光薄膜 / バイオロジー / 近接場光学顕微鏡

研究概要

本研究では、円錐形状を有するアキシコンプリズムを用いることにより、表面プラズモンを局在化するための原理を構築するとともに、走査型顕微鏡への応用を検討することを目的として、研究を進めてきた。これまで表面プラズモンは、金属薄膜表面に高い電場を形成する手法として、高感度吸収センサーや化学センサーとして利用されてきた。従来の表面プラズモンの励起法では、金属薄膜表面に表面プラズモンが一様に励起されるため、空間分解能を持たなかった。そこで、円錐形状を有するアキシコンプリズムを側面に金属を蒸着し、円錐の側面を表面プラズモンを伝搬させることにより、あらゆる方向から伝搬してくる表面プラズモンを同位相で重ね合わせることによって、頂点に表面プラズモンを局在化させる。
今年度は、これまでに試作した表面プラズモンを用いた走査型顕微鏡の評価及び基礎実験を行なった。表面プラズモン顕微鏡では、金をコーティングした円錐形プリズムを試料から100nm以下の距離に近づける必要がある。このため試料を全反射照明して、試料からしみ出したエバネッセント波を検出することにより、試料とプリズムとの距離を制御する手法を開発した。この手法を用いて、標準試料として、数10ミクロン間隔の格子構造を有する蛍光試料を観察し、測定したシステムの分解能、感度、などについて検討した。通常の蛍光顕微鏡と比較することによって、開発した表面プラズモン顕微鏡システムが、電場増強効果によって、感度良く試料を観察可能であることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kawata: "Non-optically probing near-field microscopy for the observation of biological living specimens"Appl.Phys.Lett. (in press).
• [文献書誌] H.Kitano: "Non-optically probing near-field microscopy with the illumination of total internal reflection"J.Microscopy. (in press).
• [文献書誌] W.Inami: "Analysis of the scattered light distribution of a tightly focused laser beam by a particle near a substrate"J.Appl.Phys.. (in press).
• [文献書誌] S.C.Lee: "Volume holographic device for the spherical aberration correction and the parallel data access in three-dimensional memory"Jpn.J.Appl.Phys.. (in press).
• [文献書誌] Y.Kawata: "Three-dimensional optical data storage using three-dimensional optics"Opt.Eng.. (in press).
• [文献書誌] S.Kawata: "Three-dimensional optical data storage using photochromic materials"Chem.Rev.. Vol.100. 1777-1788 (2000)
• [文献書誌] W.Inami: "Three-dimensional imaging analysis of confocal polarization microscopy using Mie scattering theroy"Appl.Opt.. Vol.39・No.34. 6369-6373 (2000)
• [文献書誌] O.Sugihara: "Single-pulse ultraviolet laser recording of periodically poled structures in polymer thin film"Appl.Opt.. Vol.39・No.30. 5632-5637 (2000)
• [文献書誌] T.Ikawa: "Optical near field Induced change on viscoelasticity on an azobenzene containing polymer surface"J.Phys.Chem.B. Vol.104,No.39. 9055-9058 (2000)
• [文献書誌] O.Watanabe: "Transcription of near-field induced by photo-irradiation on a film of azo-containing urethane-urea copolymer"Mol.Cryst.and Liq.Cryst.. Vol.345. 305-310 (2000)