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2020 年度 実績報告書

キラリティーの超高感度計測:ヘテロダイン検出キラル電子和周波発生分光法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K22159
研究機関東京大学

研究代表者

奥野 将成  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (00719065)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
キーワード振動分光 / 非線形分光
研究実績の概要

本研究は、非線形分光法を用いたキラリティーの高感度測定手法の開発およびその応用を目的とした。本研究ではまず、和周波発生過程に用いる超広帯域光を1064 nmのピコ秒パルスレーザーから得、その超広帯域光の特性評価を行った。その後、キラリティーを持った分子液体を対象とした和周波発生信号の測定を試みた。
フォトニック結晶ファイバーを用いた超広帯域光の発生を試みた。、非線形性は小さいものの、コア径が15 umと大きな大モード面積(LMA)・偏波保持フォトニック結晶ファイバーを用いることで、超広帯域光発生を行い、超広帯域のスペクトルを得ることに成功した。 200 kHzの繰り返しで1 Wの平均出力をフォトニック結晶ファイバーに導入することで、全スペクトル領域で300 mW程度、1 mmよりも長波長の近赤外領域では200 mW程度の出力を得ることに成功した。この出力は1 uJに相当し、ピコ秒のパルス幅を持った超広帯域光としては非常に大きな出力が得られたといえる。この大きな出力は、本研究で対象とした和周波発生だけでなく、コヒーレントラマン分光などの非線形分光法でも十分に使用できると考えられる。
超広帯域光の時間およびスペクトル特性の評価を行った。元来15 psのパルス幅が大幅にチャープ・延伸し、~80 ps程度に上記の超広帯域スペクトルが分散していることが分かった。さらにキラリティーを持った分子の溶液について和周波発生信号が得られるかを検討した。測定に用いたのは1, 1'-bi-2-naphtholのアセトン溶液である。310~350 nmに電子共鳴由来の和周波発生信号が得られると考えられたが、1064 nmおよびその倍波である532 nmを狭帯域光として用いたセットアップでは信号が得られなかった。これは、超広帯域光の可視光領域の広がりおよび強度が十分でなかったためと考えらえる。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Hyper‐Raman spectroscopy of alcohols excited at 532 nm: Methanol, ethanol, 1‐propanol, and 2‐propanol2021

    • 著者名/発表者名
      Okuno Masanari
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 52 ページ: 849~856

    • DOI

      10.1002/jrs.6066

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyper-Raman spectroscopy of polar liquids excited at 1064 nm: Acetone, acetonitrile, chloroform, and dimethyl sulfoxide2020

    • 著者名/発表者名
      Okuno Masanari
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 152 ページ: 174202~174202

    • DOI

      10.1063/5.0004755

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vibrational couplings and energy transfer pathways of water’s bending mode2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Chun-Chieh、Chiang Kuo-Yang、Okuno Masanari、Seki Takakazu、Ohto Tatsuhiko、Yu Xiaoqing、Korepanov Vitaly、Hamaguchi Hiro-o、Bonn Mischa、Hunger Johannes、Nagata Yuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 5977

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19759-w

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 非線形分光法の可能性への挑戦2020

    • 著者名/発表者名
      奥野将成
    • 学会等名
      日本分光学会年次講演会
    • 招待講演
  • [図書] Molecular and Laser Spectroscopy 1st Edition Advances and Applications: Volume 22020

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi Taka-aki、Okuno Masanari
    • 総ページ数
      34
    • 出版者
      ELSEVIER

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公開日: 2021-12-27  

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