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

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 13555015
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 分子科学研究所 (2004); 岡崎国立共同研究機構 (2001-2003)
• 研究代表者: 猿倉 信彦 分子科学研究所, 分子制御レーザー開発研究センター, 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
• 研究期間 (年度): 2001 – 2004
• 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。前年度までに我々は、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、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。さらにこの光源に加え、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。
前年度は実証実験として、擬似内分泌攪乱物質(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、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ている。本年度は同様の測定系においてナフトールを温度変化させた場合のテラヘルツ透過スペクトルを測定した結果、1、4ナフトールの相転移を観測することに成功した。透過スペクトルには2つの特徴的な吸収ピークが観測され、210Kでの大きな変化が観測された。示差走査熱量法及びX線回析法によっても温度依存測定を行った結果、240K付近で一次相転移を観測した。

研究成果

• [雑誌論文] Broadband Terahertz Radiation Emitter Using Femtosecond-Laser-Irradiated n-Type InAs under Magnetic Field (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.P.Hasselbeck, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 43 ページ: L221-L223
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Teflon Photonic Crystal Fiber as Terahertz Waveguide (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Goto, A.Quema, H.Takahashi, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 43 ページ: L317-L319
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Terahertz radiation from InAs with various surface orientations under magnetic field irradiated with femtosecond optical pulses at different wavelengths (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.Sakai, A.Quema, S.Ono, N.Sarukura, G.Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 95 ページ: 4545-4550
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effect of ultrafast optical pulses with different pulse duration on the terahertz radiation spectrum of n-type InAs (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.P.Hasselbeck, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 43 ページ: L746-L748
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Physical Origin of Magnetically Induced Periodic Structure Observed in Terahertz Radiation Spectrum Emitted from InAs (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura, G.Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 43 ページ: L1017-L1019
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Onset detection of solid-state phase transition in estrogen-like chemical via terahertz transmission spectroscopy (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Quema, M.Goto, M.Sakai, G.Janairo, R.E.Ouenzerfi, H.Takahashi, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 85 ページ: 3914-3916
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Broadband Terahertz Radiation Emitter Using Femtosecond-Laser-Irradiated n-Type InAs under Magnetic Field (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.P.Hasselbeck, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.43 ページ: L221-L223
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Teflon Photonic Crystal Fiber as Terahertz Waveguide (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Goto, A.Quema, H.Takahashi, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.43 ページ: L317-L319
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Terahertz radiation from InAs with various surface orientations under magnetic field irradiated with femtosecond optical pulses at different wavelengths (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.Sakai, A.Quema, S.Ono, N.Sarukura, G Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. vol.95 ページ: 4545-4550
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of ultrafast optical pulses with different pulse duration on the terahertz radiation spectrum of n-type InAs (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.P.Hasselbeck, A.Quema, M.Goto, S.Ono, d N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.43 ページ: L746-L748
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Physical Origin of Magnetically Induced Periodic Structure Observed in Terahertz Radiation Spectrum Emitted from InAs (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura, G Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.43 ページ: L1017-L1019
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Onset detection of solid-state phase transition in estrogen-like chemical via terahertz transmission spectroscopy (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Quema, M.Goto, M.Sakai, G Janairo, R.E.Ouenzerfi, H.Takahashi, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Left. vol.85 ページ: 3914-3916
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Anomalous power and spectrum dependence of terahertz radiation from femtosecond-laser-irradiated indium arsenide in high magnetic fields up to 14 T (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtake, H.Murakami, T.Yano, S.Ono, N.Sarukura, H.Takahashi, Y.Suzuki, G.Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 82 ページ: 1164-1166
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Significant enhancement of terahertz radiation from InSb by use of a compact fiber laser and an external magnetic field (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, Y.Suzuki, M.Sakai, S.Ono, N.Sarukura, T.Sugiura, T.Hirosumi, M.Yoshida
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 82 ページ: 2005-2007
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic-Field-Induced Enhancement of THz-Radiation Power from Femtosecond-Laser-Iradiated InAs up to 27 T (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, Y.Suzuki, A.Quema, M.Sakai, T.Yano, S.Ono, N.Sarukura, M.Hosomizu, T.Tsukamoto, G.Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 42 ページ: L532-L534
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Excitation fluence dependence of terahertz radiation mechanism from femtosecond-laser-irradiated InAs under magnetic field (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, A.Quema, R.Yoshioka, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 83 ページ: 1068-1070
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of Potential Estrogenic Environmental Pollutants by Terahertz Transmission Spectroscopy (2003)
  • 著者名/発表者名: A.Quema, H.Takahashi, M.Sakai, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura, N.Yamada, R.Shioda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 42 ページ: L932-L934
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mid-Infared and THz Coherent Sources Using Semiconductor-Based Materials (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, H.Murakami, H.Ohtake, N.Sarukura
  • 雑誌名: Top Appl Phys ページ: 425-445
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Terahertz radiation mechanism from femtosecond-laser-irradiated InAs (100) surface (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 42 ページ: L1259-L1261
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Anomalous power and spectrum dependence of terahertz radiation from femtosecond-laser-irradiated indium arsenide in high magnetic fields up to 14T (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtake, H.Murakami, T.Yano, S.Ono, N.Sarukura, H.Takahashi, Y.Suzuki, G.Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. vol.82 ページ: 1164-1166
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Significant enhancement of terahertz radiation from InSb by use of a compact fiber laser and an external magnetic field (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, Y.Suzuki, M.Sakai, S.Ono, N.Sarukura, T.Sugiura, T.Hirosumi, M.Yoshida
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. vol.82 ページ: 2005-2007
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic-Field-Induced Enhancement of THz-Radiation Power from Femtosecond-Laser-Iradiated InAs up to 27 T (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, Y.Suzuki, A.Quema, M.Sakai, T.Yano, S.Ono, N.Sarukura, M.Hosomizu, T.Tsukamoto, G.Nishijima, K.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.42 ページ: L532-L534
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Excitation fluence dependence of terahertz radiation mechanism from femtosecond-laser-irradiated InAs under magnetic field (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, A.Quema, R.Yoshioka, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. vol.83 ページ: 1068-1070
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of Potential Estrogenic Environmental Pollutants by Terahertz Transmission Spectroscopy (2003)
  • 著者名/発表者名: A.Quema, H.Takahashi, M.Sakai, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura, N.Yamada, R.Shioda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.42 ページ: L932-L934
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mid-Infrared and THz Coherent Sources Using Semiconductor-Based Materials (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, H.Murakami, H.Ohtake, N.Sarukura
  • 雑誌名: Top Appl Phys ページ: 425-444
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Terahertz radiation mechanism from femtosecond-laser-irradiated InAs (100) surface (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, A.Quema, M.Goto, S.Ono, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.42 ページ: L1259-L1261
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Simultaneous Measurement of Thickness and Water Content of Thin BlackInk Films For the Printing Using THz Radeation (2002)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtake, Y.Suzuki, S.Ono, N.Sarukura, T.Hiroxumi, T.Okada
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 41 ページ: L475-L477
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Far-Infrafed Absorption Measurements of Polypeptides and Cytochromnec by THz radiation (2002)
  • 著者名/発表者名: K.Yamamoto, K.Tominaga, H.Sasakawa, A.Tamuram, H.Murakami, H.Ohtake, N.Sarukura
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc., Jpn. 75 ページ: 1083-1092
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Simultaneous Measurement of Thickness and Water Content of Thin Black Ink Films For the Printing Using THz Radiation, (2002)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtake, Y.Suzuki, S.Ono, N.Sarukura, T.Hiroxumi, T.Okada
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.41 ページ: L475-L477
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Far-Infrafed Absorption Measurements of Polypeptides and Cytochromnec by THz radiation, (2002)
  • 著者名/発表者名: K.Yamamoto, K.Tominaga, H.Sasakawa, A.Tamura, H.Murakami, H.Ohtake, N.Sarukura
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc., Jpn. vol.75 ページ: 1083-1092
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Terahertz radiation from a shallow incidence-angle InAs emitter in a Magnetic field irradiated with femtosecond laser pulses (2001)
  • 著者名/発表者名: S.Ono, T.Tsukamoto, E.Kawahata, T.Yano, H.Ohtake, N.Sarukura
  • 雑誌名: Appl. Opt. 40 ページ: 1369-1371
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Terahertz absorption spectra of supercritical CHF3 to investigate local structure through rotational and hindered rotational motions (2001)
  • 著者名/発表者名: K.Saitow, H.Ohtake, N.Sarukura, K.Nishikawa
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 341 ページ: 86-92
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Generation of THz radiation from resonant absorption in strained multiple quantum wells in a magnetic field (2001)
  • 著者名/発表者名: T.A.Liu, K.Huang CL Pan, S.Ono, H.Ohtake, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 40 ページ: 681-683
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] THz-radiation emitter and receiver system based on a 2T permanent magnet, 1040 nm compact fiber laser and pyroelectric thermal receiver (2001)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtake, Y.Suzuki, N.Sarukura, S.Ono, T.Tsukamoto, A.Nakanishi, S.Nishizawa, M.L.Stock, M.Yoshida, H.Endert
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 40 ページ: 1223-1225
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Terahertz radiation from a shallow incidence-angle InAs emitter in a Magnetic field irradiated with femtosecond laser pulses, (2001)
  • 著者名/発表者名: S.Ono, T.Tsukamoto, E.Kawahata, T.Yano, H.Ohtake, N.Sarukura
  • 雑誌名: Appl. Opt vol.40 ページ: 1369-1371
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Terahertz absorption spectra of supercritical CHF3 to investigate local structure through rotational and hindered rotational motions (2001)
  • 著者名/発表者名: K.Saitow, H.Ohtake, N.Sarukura, K.Nishizawa
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. vol.341 ページ: 86-92
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Generation of THz radiation from resonant absorption in strained multiple quantum wells in a magnetic field, (2001)
  • 著者名/発表者名: T.A.Liu, K.Huang CL Pan, S.Ono, H.Ohtake, N.Sarukura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.40 ページ: L681-L683
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] THz-radiation emitter and receiver system based on a 2T permanent magnet, 1040 nm compact fiber laser and pyroelectric thermal receiver (2001)
  • 著者名/発表者名: H.Ohtake, Y.Suzuki, N.Sarukura, S.Ono, T.Tsukamoto, A.Nakanishi, S.Nishizawa, M.L.Stock, M.Yoshida, H.Endert
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. vol.40 ページ: L1223-L1225
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より