高強度テラヘルツ電磁波を利用した環境ホルモン物質高感度小型検出システムの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555015
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 猿倉 信彦 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (40260202)
• 研究分担者: 西澤 誠治 福井大学, 遠赤外領域研究開発センター, 客員教授
• キーワード: テラヘルツ電磁波 / 内分泌攪乱物質 / フーリエ分光

研究概要

近年、人類の生活を豊かにしてきた人工化学物質のうち、生態系にホルモンとして作用するもの(内分泌攪乱物質)があると判明し、環境ホルモン問題として日常生活に大きな問題を引き起こしている。環境ホルモン問題は地球規模の環境問題であり、従来の地域的な公害問題とは本質的に異なるもので、その対策が急務とされている。また環境中の存在濃度の測定は汚染状況を把握する手段として重要視されており、簡便かつ高感度な測定手法が求められている。
このような状況の中、我々はテラヘルツ電磁波を用いて内分泌攪乱物質を検出・同定するシステムの開発を行った。これまでに我々は、8つの永久磁石による磁気回路を用いた改良型超小型強磁界発生装置および超短パルスモード同期ファイバーレーザーを用いた高強度テラヘルツ電磁波発生源開発に成功している。これにより、光源のサイズはA4サイズ程度にまで小さくなり簡便性は飛躍的に向上した。今回この光源に加え、近接場などの検出システムを確立するためにテラヘルツ領域における導波路の開発を行った。これまで、テラヘルツ領域におけるフレキシブルなファイバーは存在しなかった。しかし我々はテラヘルツ領域において比較的透過率の高いテフロンを用いたフォトニッククリスタルファイバーを作製することにより、この問題を解決した。
また実証実験として、実際の内分泌攪乱物質の取扱いは非常に危険を伴うため、毒性の少ない疑似内分泌攪乱物質(ナフトール)のテラヘルツ電磁波の周波数帯における吸収スペクトルを測定した。疑似内分泌攪乱物質の検出実験では、結晶石英製の窓材を用いた薄層セル中に封入した試料に上記高強度テラヘルツ電磁波発生源からのテラヘルツ電磁波を照射する。その透過成分を偏光マイケルソン干渉計で分光して、液体ヘリウム冷却式のボロメータにより検出した。その結果、高強度テラヘルツ電磁波を用いることにより、ナフトールの異性体の識別が可能であることを実証した。

研究成果

• [文献書誌] H.Takahashi, Y.Suzuki, A.Quema, M.Sakai, T.Yano, S.Ono, N.Sarukura, M.Hosomizu, T.Tsukamoto, G.Nishijima, K.Watanabe: "Magnetic-Field-Induced Enhancement of THz-Radiation Power from Femtosecond-Laser-Iradiated InAs up to 27 T"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L532-L534 (2003)
• [文献書誌] H.Takahashi, A.Quema, R.Yoshioka, S.Ono, N.Sarukura: "Excitation fluence dependence of terahertz radiation mechanism from femtosecond-laser-irradiated InAs under magnetic field"Applied Physics Letters. 83. 1068-1070 (2003)
• [文献書誌] A.Quema, H.Takahashi, M.Sakai, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura, N.Yamada, R.Shioda: "Identification of Potential Estrogenic Environmental Pollutants by Terahertz Transmission Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L932-L934 (2003)
• [文献書誌] H.Takahashi, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura: "Terahertz radiation mechanism from femtosecond-laser-irradiated InAs (100) surface"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L1259-L1261 (2003)
• [文献書誌] H.Takahashi, M.P.Hasselbeck, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura: "Broadband Terahertz Radiation Emitter Using Femtosecond-Laser-Irradiated n-Type InAs under Magnetic Field"Japanese Journal of Applied Physics. 43. L221-L223 (2003)
• [文献書誌] M.Goto, A.Quema, H.Takahashi, S.Ono, N.Sarukura: "Teflon Photonic Crystal Fiber as Terahertz Waveguide"Japanese Journal of Applied Physics. 43. L317-L319 (2003)