ポラリトニック近接場顕微鏡の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21686007
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 早澤 紀彦 独立行政法人理化学研究所, 河田ナノフォトニクス研究室, 専任研究員 (90392076)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 近接場光学 / 非線形光学 / 振動分光 / プラズモン / ポラリトン / プローブ顕微鏡

研究概要

近接場顕微鏡においては、波長以下のナノサイズの光源をいかにして発生させるかが鍵となる。さらに、そのナノ領域からの信号光は極めて微弱であり、光源は非常に高強度で明るい必要がある。本研究では、貴金属のプラズモンポラリトンを活用することで可視域でのナノサイズの増強光源を発生させ、紫外・深紫外においては、新規な材料としてアルミニウムやシリコンの誘電率分散を活用すること、近赤外・赤外ではフォノンポラリトン共鳴を活用することなどを提案し、紫外～可視～赤外でのナノサイズ増強光源実現し装置開発および分光応用を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of broadband longitudinal fields for applications to ultrafast tip-enhanced near-field microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Furusawa, N. Hayazawa, T. Okamoto, T. Tanaka, and S. Kawata
  • 雑誌名: Optics Express 巻: vol.19 ページ: 25328-25336
• [雑誌論文] Mapping the "Forbidden" Transverse-Optical Phonon in Single Strained Silicon(100) Nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Tarun, N. Hayazawa, H. Ishitobi, S. Kawata, M. Reiche, and O. Moutanabbir
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: vol.11 ページ: 4780-4788
• [雑誌論文] Strain Nano-Engineering : SSOI as a Playground (2011)
  • 著者名/発表者名: O. Moutanabbir, A. Hahnel, M. Reiche, W. Erfurth, A. Tarun, N. Hayazawa, S. Kawata, F. Naumann, and M. Patzold
  • 雑誌名: The Electrochemical Society Transactions 巻: vol.35 ページ: 43-50
• [雑誌論文] Tip heating-assisted Raman spectroscopy at elevated temperatures (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Tarun, N. Hayazawa, T. Yano, and S. Kawata
  • 雑誌名: Journal of Raman Spectroscopy 巻: vol.42 ページ: 992-997
• [雑誌論文] Strain Stability in Nanoscale Patterned Strained Silicon-on-Insulator (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Moutanabbir, M. Reiche, A. Hahnel, W. Erfurth, M. Motohashi, A. Tarun, N. Hayazawa, S. Kawata, F. Naumann, and M. Patzold
  • 雑誌名: The Electrochemical Society Transactions 巻: vol.33 ページ: 511-522
• [雑誌論文] UV-Raman imaging of the in-plane strain in single ultrathin strained silicon-on-insulator patterned structure (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Moutanabbir, M. Reiche, A. Hahnel, W. Erfurth, M. Motohashi, A. Tarun, N. Hayazawa, and S. Kawata
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: vol.96 ページ: 233105
• [雑誌論文] Orientational Imaging of Single Molecules by Using Azimuthal and Radial Polarizations (2010)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ishitobi, Issei Nakamura, Norihiko Hayazawa, Zouheir Sekkat, and Satoshi Kawata
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: vol.114 ページ: 2565-2571
• [雑誌論文] Site-Selective Cutting of Carbon Nanotubes by Laser Heated Silicon Tip (2010)
  • 著者名/発表者名: Alvarado Tarun, Norihiko Hayazawa, and Satoshi Kawata
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: Vol.49 ページ: 025003
• [雑誌論文] Nanoscale pattering-induced strain redistribution in ultrathin strained Si layer on oxide (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Moutanabbir, M. Reiche, A. Hahnel, W. Erfurth, U. Gosele, M. Motohashi, A. Tarun, N. Hayazawa, and S. Kawata
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: vol.21 ページ: 134013
• [雑誌論文] Two-beam multiplexed CARS based on a broadband oscillator (2010)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Furusawa, Norihiko Hayazawa, and Satoshi Kawata
  • 雑誌名: Journal of Raman Spectroscopy 巻: vol.41 ページ: 840
• [雑誌論文] One photon and two photon excited fluorescence microscopy based on polarization-control : Applications to tip-enhanced microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Hayazawa, K. Furusawa, A. Taguchi, and S. Kawata
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: vol.106 ページ: 113103
• [雑誌論文] Plasmonic enhancement of Raman scattering on non-SERS-active Platinum substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsuyoshi Ikeda, Jun Sato, Norihiro Fujimoto, Norihiko Hayazawa, Satoshi Kawata, and Kohei Uosaki
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: vol.113 ページ: 11816-11821
• [雑誌論文] Tip-enhanced two-photon excited fluorescence microscopy with a silicon tip (2009)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa, Kentaro Furusawa, Atsushi Taguchi, Hiroshi Abe, and Satoshi Kawata
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: vol.94 ページ: 193112
• [雑誌論文] Development of Tip-enhanced Near-field Optical Spectroscopy and Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Hayazawa, A. Tarun, A. Taguchi, and S. Kawata
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: vol.48 ページ: 08JA02
• [雑誌論文] Tip-enhanced Raman Spectroscopy for Nanoscale Strain Characterization (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Tarun, N. Hayazawa, and S. Kawata
  • 雑誌名: Analytical and Bioanalytical Chemistry 巻: vol.394 ページ: 1775-1785
• [雑誌論文] Deep-UV tip-enhanced Raman scattering (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Taguchi, N. Hayazawa, K. Furusawa, H. Ishitobi, and S. Kawata
  • 雑誌名: Journal of Raman Spectroscopy 巻: vol.40 ページ: 1324-1330
• [雑誌論文] Controlling the plasmon resonance wavelength in metal-coated probe using refractive index modification (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Taguchi, N. Hayazawa, Y. Saito, H. Ishitobi, A. Tarun, and S. Kawata
  • 雑誌名: Optics Express 巻: vol.17 ページ: 6509-6518
• [学会発表] Tip-enhanced Raman spectroscopy of carbon & semiconductor nanomaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: Canada-Japan Nanotechnology Workshop
  • 発表場所: Waterloo, Canada
  • 年月日: 20111220-22
• [学会発表] Towards Tip-enhanced Nonlinear Raman Spectroscopy and Nanoscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa, Kentaro Furusawa, and Satoshi Kawata
  • 学会等名: The 41st Winter Colloquium on the Physics of Quantum Electronics(PQE-2011)
  • 発表場所: Snowbird Utah, USA
  • 年月日: 20110102-06
• [学会発表] Development of tip-enhanced vibrational spectroscopy and microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: 2011 RIKEN-HYU Joint Conference
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] 近接場ラマンおよび非線形顕微分光の最新の成果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Tip-enhanced near-field spectroscopy & nanoscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: ナノサイエンス研究施設利用者交流会
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2011-03-01
• [学会発表] 近接場ラマン分光 (2010)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 有機エレクトロニクス材料研究会第184回研究会「微小・微量の解析技術」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-29
• [学会発表] Tip-enhanced nonlinear spectroscopy and microscopy using a silicon tip (2009)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa, Kentaro Furusawa, Atsushi Taguchi, and Satoshi Kawata
  • 学会等名: 8^<th> European Conference on Nonlinear Spectroscopy and 28^<th> European CARS Workshop
  • 発表場所: Frascati, Rome, Italy
  • 年月日: 20090525-27
• [学会発表] 近接場ラマン分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 早澤紀彦
  • 学会等名: 日本分光学会第45回夏期セミナー
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] Introduction to Near-field NanoPhotonics Research (2009)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Hayazawa
  • 学会等名: MAX-PLANCK-INSTITUT FUR MIKROSTRUKTURPHYSIK Seminar
  • 発表場所: Halle, Germany
  • 年月日: 2009-05-29
• [図書] Nano-analysis of materials using near-field Raman spec (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Hayazawa and P. Verma
  • 総ページ数: 364-404
  • 出版者: Oxford University Press
• [図書] Biomolecular imaging by near-field nonlinear spectroscopy and microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Hayazawa, T. Ichimura, K. Ikeda, and S. Kawata
  • 総ページ数: 239-271
  • 出版者: CRC Press
• [図書] Nano-scale Characterization and Spectroscopy of Strained Silicon (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Hayazawa and A. Tarun
  • 総ページ数: 1-36
  • 出版者: Nova Science Publisher
• [備考]
  • URL: http://sites.google.com/site/hayazawa/
• [産業財産権] 散乱型近接場顕微鏡 (2010)
  • 発明者名: 早澤紀彦、井上康志、河田聡
  • 産業財産権番号: 特願平10-267418, 1998.9.5.特開2000-81383, 2000.3.21.、特許-4585053
  • 取得年月日: 2010-09-10
• [産業財産権] 散乱型近接場顕微鏡およびその測定方法 (2010)
  • 発明者名: 河田聡、齊藤結花、早澤紀彦、井上康志、伊與木誠人
  • 産業財産権番号: 特願2004-272875, 2004.9.21.特開2006-90715, 2006.4.6.、特許-4498081
  • 取得年月日: 2010-04-23
• [産業財産権] 紫外近接場光学顕微鏡 (2009)
  • 発明者名: 田口敦清,早澤紀彦,河田聡
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特願2009-141244
  • 出願年月日: 2009-06-12