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2018 年度 実施状況報告書

ナノスケール深紫外吸収分光顕微鏡の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K05076
研究機関大阪大学

研究代表者

田口 敦清  大阪大学, 工学研究科, 助教 (70532109)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードアルミニウム / インジウム / 紫外プラズモン / 第2高調波発生 / 非線形 / 高NA反射型対物レンズ
研究実績の概要

第二高調波光の測定に用いる顕微鏡対物レンズを開発した。
第2高調波顕微鏡では、波長が基本波と高調波の1オクターブにわたることから、対物レンズは、広波長帯域で低色収差で、かつ、集光角(NA)の大きいことが条件となる。反射型対物レンズは原理的に色収差が発生せず、色収差の観点からはアドバンテージがあるが、現存する反射対物レンズは開口数が最大でも0.5程度と小さいことが課題である。
そこで、シュワルツシルト型反射型対物レンズの構造を再考し、従来からあるシュワルツシルトの中空部分を高純度石英ガラスで埋めた相補型の構造とした、改良シュワルツシルト型反射対物レンズを設計・試作した。さらに、紫外光に対して透明な液体であるグリセリンを液浸媒質として用い、反射型でありながら液浸に対応することで、開口数が0.9の高開口数反射型対物レンズを実現した。透過波長は200 nm-2000 nmと、深紫外第二高調波発生に対する励起光、深紫外光の波長をカバーする。また、透過率も、遮蔽部分を除外して80%以上の高いスループットを実現した。NA0.5の従来の反射型対物レンズと比較してスループットは4倍に向上した。集光結像特性をラマン画像から評価し、光源波長266 nmに対して空間分解能190 nm程度が得られ、回折限界に近い空間結像性を得た。
高開口数反射型対物レンズを実現したことで、これを近接場顕微鏡に搭載し、ナノ吸収分光顕微鏡の実現に向けて大きく進展した。
開発した対物レンズを上市した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

深紫外領域で使える高NAの反射型対物レンズの作製に成功したことで、当初の予想を超える進展を得た。

今後の研究の推進方策

引き続き、計画に従い研究を推進する。

次年度使用額が生じた理由

当該年度の計画よりも金属材料の使用量が少なくて済んだため。次年度に繰り越して開発研究費に充てる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 図書 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Correlative force and tip-enhanced Raman microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Saitoh Kohta、Taguchi Atsushi、Kawata Satoshi
    • 雑誌名

      APL Photonics

      巻: 4 ページ: 021301~021301

    • DOI

      10.1063/1.5064546

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deep‐Ultraviolet Biomolecular Imaging and Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Kumamoto Yasuaki、Taguchi Atsushi、Kawata Satoshi
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 7 ページ: 1801099~1801099

    • DOI

      10.1002/adom.201801099

    • 査読あり
  • [学会発表] 先端増強ラマン顕微鏡法における原子間引力・斥力との同時計測2019

    • 著者名/発表者名
      田口 敦清, 齋藤 広大, 河田 聡
    • 学会等名
      2019年度精密工学会春期大会学術講演会
  • [学会発表] 非線形深紫外励起による無添加二光子重合造形2019

    • 著者名/発表者名
      田口 敦清, 中山 篤志, 河田 聡, 藤田 克昌
    • 学会等名
      2019年度精密工学会春期大会学術講演会
  • [学会発表] Plasmonics in Deep UV2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taguchi
    • 学会等名
      Global Nanophotonics 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SERS and TERS in DUV2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taguchi
    • 学会等名
      SciX2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 深紫外 2 光子重合を利用した高解像度光造形法の提案2018

    • 著者名/発表者名
      中山 篤志, 田口 敦清, 望月 健太郎, 藤田 克昌
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋期学術講演会
  • [学会発表] 深紫外プラズモニクス・メタマテリアルズによる超解像イメージングへの挑戦2018

    • 著者名/発表者名
      田口 敦清
    • 学会等名
      日本学術振興会メタマテリアル187委員会研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Second harmonic generation from plasmonic nanoparticles in DUV2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taguchi
    • 学会等名
      SPIE Optics & Photonics
    • 国際学会
  • [学会発表] DUV plasmonics for nano imaging and spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taguchi
    • 学会等名
      SPIE Optics & Photonics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tip-Enhanced Raman Spectroscopy in deep UV2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taguchi, Kohta Saitoh, Satoshi Kawata
    • 学会等名
      International Conference on Advancing Molecular Spectroscopy (ICAMS)
    • 国際学会
  • [図書] "Tip Enhanced Raman Microscopy" in "Comprehensive Nanoscience and Nanotechnology, Second Edition, Volume 4"2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taguchi, Jun Yu, Kohta Saitoh
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Academic Press
    • ISBN
      978-0-12812-296-9
  • [図書] "Deep-Ultraviolet Surface- and Tip-Enhanced Raman Spectroscopy" in Recent Developments in Plasmon-supported Raman Spectroscopy: 45 Years of Enhanced Raman Signals2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Taguchi
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      World Scientific (Europe)
    • ISBN
      978-1-78634-425-0
  • [産業財産権] 光造形装置、及び構造物の製造方法2019

    • 発明者名
      藤田 克昌, 田口 敦清
    • 権利者名
      藤田 克昌, 田口 敦清
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願PCT/JP2019/002861
    • 外国
  • [産業財産権] 光造形装置、及2018

    • 発明者名
      藤田 克昌, 田口 敦清
    • 権利者名
      藤田 克昌, 田口 敦清
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-018938

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公開日: 2019-12-27  

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