局所電場制御によるテラヘルツ帯バイオフォトニクスの研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19360038
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 四方 潤一 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (50302237)
• 研究分担者: 宮本 克彦 千葉大学, 融合科学研究科, 助教 (20375158) ; 宮本 浩一郎 東北大学, 工学研究科, 助教 (70447142)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 局所電場増強 / 表面プラズモン / テラヘルツ帯振動 / バイオフォトニクス

研究概要

高感度なテラヘルツ帯生体計測のため,全反射および表面プラズモン共鳴を用いた新規テラヘルツ帯共振器デバイスを研究した.まずFDTD法を用いた数値解析により,水を含む環境下における局所電場増強効果を明らかにした.次に,有機高分子材料(SU-8)を用いたプロセス技術を用いて,種々の周期をもつ高精度なデバイス作製に成功した.さらに,テラヘルツ波光源の広帯域化・高出力化および培養細胞活動をその場観察する分光計測系を実現した.

研究成果

• [雑誌論文] 非線形光学入門 (2010)
  • 著者名/発表者名: 四方潤一
  • 雑誌名: 分光研究 Vol. 59(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimized Terahertz-Wave Generation using BNA-DFG (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, S. Ohno, M. Fujiwara, H. Minamide, H. Hashimoto, H. Ito
  • 雑誌名: Opt.Expr. Vol. 17 ページ: 14832-14838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface mapping of carrier density in a GaN wafer using a frequency-agile THz source (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Ohno, A. Hamano, K. Miyamoto, C. Suzuki, H. Ito
  • 雑誌名: J.Europ.Opt.Soc.-Rapid Publications Vol. 4 ページ: 09012-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Change of molecular damping during solidification and melting in scattering samples studied by Raman spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: K. M. Abedin, J. Shikata, K. Miyamoto, H. Ito
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. Vol. 47, No. 10 ページ: 7936-7940
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz-frequency coherent anti-Stokes Raman spectroscopy of periodically poled lithium niobate (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Shikata, K. Endo, S. Nagano, Y.-Y. Zhu, H. Ito
  • 雑誌名: IEICE Tech.Rep. Vol. 18, No. 191 ページ: 33-38
• [雑誌論文] Two-photon bioimaging utilizing supercontinuum light generated by a high-peak-power picosecond semiconductor laser source (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Yokoyama, H. Tsubokawa, H. Guo, J. Shikata, K. Sato, K. Takashima, K. Kashiwagi, N. Saito, H. Taniguchi, H. Ito
  • 雑誌名: J.Biomed.Opt. Vol. 12, No. 5 ページ: 054019-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ observation of a cell adhesion and metabolism using surface infrared spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, P. Yamada, R. Yamaguchi, T. Muto, A. Hirano, Y. Kimura, M. Niwano, H. Isoda
  • 雑誌名: Cytotechnology Vol. 55 ページ: 143-149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration of single-stranded DNA in water studied by infrared spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, K. Onodera, R. Yamaguchi, K. Ishibashi, Y. Kimura, M. Niwano
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. Vol. 436 ページ: 233-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wavelength-agile coherent tunable mid-IR ZGP-OPO source and its applications (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, K. M. Abedin, H. Ito
  • 雑誌名: Proc.of SPIE Vol. 6582 ページ: 65820U-1-9
  • 査読あり
• [学会発表] Surface-plasomon terahertz-wave resonator for high-resolution imaging beyond diffraction limit (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shikata, Y. Nomura, H. Yasaka
  • 学会等名: Interdisciplinary Science of Nanomaterials
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Novel Method to Measure the Refractive Index and the Absorption Coefficient of Organic Nonlinear Crystals in the Ultra Wideband THz Region (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Ohno, K. Miyamoto, H. Minamide, H. Ito
  • 学会等名: The 34th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2009)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] 半導体化学センサを用いた細胞アッセイシステムの提案 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮本浩一郎, 鹿又幹裕, Torsten Wagner, 加納慎一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 日本動物細胞工学会2009年度大会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2009-07-25
• [学会発表] Optimum Phase-Matched Terahertz-Wave Generation of BNA-DFG (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, S. Ohno, M. Fujiwara, H. Minamide, H. Hashimoto, H. Ito
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro Optics 2009 (CLEO 2009)
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] Terahertz-Wave Detection Using an Organic DAST Crystal Covering Ultra-Wide Frequency-Range at Room Temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Minamide, J. Zhang, R. Guo, S. Ohno, K. Miyamoto, H. Ito
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro Optics 2009 (CLEO 2009)
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2009-06-01
• [学会発表] Terahertz imaging beyond diffraction limit (invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shikata, Y. Nomura, H. Yasaka
  • 学会等名: 36th IEEE Nano-Spin Engineering Workshop
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-04-17
• [学会発表] ディスプレイモジュールを利用した小型化学イメージセンサの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮本浩一郎, Torsten Wagner, 加納慎一郎, 吉信達夫
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 光波変換による超広帯域THz波検出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 南出泰亜, 郭蕊香, 大野誠吾, 宮本克彦, 碇智文, 伊藤弘昌
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 擬似CWテラヘルツ波発生の為の高繰り返し励起光源の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮本克彦, 尾松孝茂, 南出泰亜, 伊藤弘昌
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] 周期分極反転LiNbO_3結晶のテラヘルツ帯コヒーレント反ストークスラマン分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 四方潤一, 遠藤一寿, 長能重博, Yong-youan ZHU, 伊藤弘昌
  • 学会等名: 電子情報通信学会機構デバイス研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2008-08-28
• [学会発表] Bridgman method grown BNA crystal for wideband THz-wave generation (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, M. Fujiwara, H. Minamide, H. Hashimoto, H. Ito
  • 学会等名: The 15th International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2008-07-09
• [学会発表] 0.1-15THz Generation Using BNA (N-Benzyl-2-Methyl-4-Nitroaniline) Crystal (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, H. Minamide, M. Fujiwara, H. Hashimoto, H. Ito
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro Optics 2008 (CLEO 2008)
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2008-05-06
• [学会発表] A wavelength-agile mid-IR (5-10μm) ZGP-OPO (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, H Minamide, H Ito
  • 学会等名: The 6th Asia Pacific Laser Symposium (APLS)
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-01-30
• [学会発表] 表面プラズモン共鳴を用いたテラヘルツ帯バイオセンサーの基礎検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 落合隆夫, 四方潤一, 陳強, 宮本克彦, 伊藤弘昌
  • 学会等名: 第62回応用物理学会東北支部学術講演会
  • 発表場所: 八戸
  • 年月日: 2007-12-07
• [学会発表] テラヘルツ帯フォノンを用いた周期分極反転LiNbO_3結晶のCARSイメージング (2007)
  • 著者名/発表者名: 四方潤一, 遠藤一寿, 長能重博, 伊藤弘昌
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] CARS imaging of periodically poled lithium niobate using terahertz-frequency phonon modes (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Shikata, K. Endo, A. Nawahara, S. Nagano, H. Ito
  • 学会等名: The 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Pacific Rim 2007)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2007-08-29
• [学会発表] Terahertz ATR spectroscopy of liquids using THz-wave parametric sources (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Shikata, H. Handa, A. Nawahara, H. Minamide, T. Ikari, Y. Ishikawa, H. Ito
  • 学会等名: The 7th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Pacific Rim 2007)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2007-08-29
• [学会発表] Multiwavelength kilowatt-peak-power light pulse source utilizing a picosecond diode laser for nonlinear bioimaging (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Yokoyama, K. Takashima, M. Mure, H. C. Guo, J. Shikata, H. Ito, H. Tsubokawa, N. Saito
  • 学会等名: Nonlinear Optics 2007
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2007-08-02
• [図書] フォトニクス基礎 (伊藤弘昌編 電気・電子工学基礎シリーズ10) (2009)
  • 著者名/発表者名: 四方潤一
  • 総ページ数: 59-78, 184-200
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] テラヘルツ技術総覧 (テラヘルツテクノロジーフォーラム編) (2007)
  • 著者名/発表者名: 四方潤一
  • 総ページ数: 34-63
  • 出版者: NTGコーポレーション