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2023 年度 実績報告書

禁制光検出による迅速なキラル近接場光スペクトル測定法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K14594
研究機関北海道大学

研究代表者

橋谷田 俊  北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (40805454)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードキラリティ / 近接場光 / 禁制光 / スネルの法則 / 電磁キラリティ保存則 / 電磁キラリティ散逸 / 光のスピン角運動量
研究実績の概要

キラル(左右非対称)な金属ナノ構造の近傍に局在するキラルな特性を有する近接場光のスペクトル特性を明らかにできれば,キラル近接場光を用いた高感度なキラル分子分光法の開発が期待できる。本研究では,ナノ構造を担持する基板によって伝搬光に変換される近接場光(禁制光)を偏光解析・分光検出することで,キラル近接場光のスペクトルが迅速に得られる手法を開発することを目指している。本年度は光学系の構築に取り組んだ。本研究の最終目標は近接場光の情報を含む禁制光の円偏光度のスペクトルを計測することであるが,(ア)スペクトルの計測方法として分光器と二次元検出器で計測する方法と(イ)モノクロメーターとシングルチャネル検出器で計測するが考えられる。(ア)の方法では二次元検出器を用いるためスペクトルの計測時間が短い一方で,広帯域なλ/4板と直線偏光子を用いる必要があり,また変調分光法と組み合わせられないために微小な信号の計測が困難である。(イ)の方法ではモノクロメーターを用いた検出光の波長選択に時間がかかる一方で,光弾性変調器を用いた偏光変調分光法が適用可能であるため,微小な信号も計測可能である。そのため,本研究では(イ)の方法を採用した装置を構築した。モノクロメーターで選択した波長に連動して光弾性変調器に印加する電圧を変更し,選択した波長で高精度な偏光計測ができるプログラムを開発した。構築した装置の動作確認のためにガラス基板上に作製した卍型金ナノ構造に直線偏光状態の白色光を入射し,透過光の円偏光度のスペクトルを計測したところ,構造のプラズモン共鳴波長帯において左手系の構造と右手系の構造で逆向きの楕円偏光が発生する状況を観測することに成功した。本装置と高NAの対物レンズを組み合わせ,さらにフーリエ面に円環マスクを置いて禁制光のみを透過させることで,キラル近接場光のスペクトルが可能になると期待される。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Circular dichroism of pseudo-two-dimensional metal nanostructures: Rotational symmetry and reciprocity2023

    • 著者名/発表者名
      Endo Kensaku、Hashiyada Shun、Narushima Tetsuya、Togawa Yoshihiko、Okamoto Hiromi
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 159 ページ: 234706

    • DOI

      10.1063/5.0178943

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 光トルクにおける光のスピン・軌道角運動量の寄与2024

    • 著者名/発表者名
      橋谷田俊,田中嘉人
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 円形開口を有するアルキメデスの螺旋型構造を用いたテラヘルツ局在円偏光場生成2024

    • 著者名/発表者名
      小西優一,西山黎,橋谷田俊,河野行雄
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体BiSbのテラヘルツ分光特性2024

    • 著者名/発表者名
      西山黎,ファムナムハイ,橋谷田俊,河野行雄
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 近接場光学顕微鏡による表面フォノンポラリトンの異方性の観測2024

    • 著者名/発表者名
      白幡香太郎,瀬崎達也,橋谷田俊,河野行雄
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 軌道角運動量を持つ光渦に対するキラル光学応答のメカニズム2024

    • 著者名/発表者名
      田中嘉人,橋谷田俊
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体BiSbのテラヘルツ吸収特性2023

    • 著者名/発表者名
      西山黎,ファムナムハイ,橋谷田俊,河野行雄
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2023
  • [学会発表] 高精度光渦二色性計測に向けた高速光渦変調2023

    • 著者名/発表者名
      橋谷田俊,田中嘉人
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2023
  • [学会発表] Characterizing surface phonon polaritons in quartz by near-field microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Shirahata, Aozora Oi, Shun Hashiyada, Yukio Kawano
    • 学会等名
      2023 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-field hyper-spectral imaging of surface phonon polaritons in quartz2023

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Shirahata, Aozora Oi, Shun Hashiyada, Yukio Kawano
    • 学会等名
      The 31st International Conference on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツによるキラル検出に向けた円形開口を有するアルキメデスの螺旋型構造体の設計2023

    • 著者名/発表者名
      小西優一,西山黎,橋谷田俊,河野行雄
    • 学会等名
      応用物理学会第8回フォトニクスワークショップ
  • [学会発表] Fast Modulation of Optical Vortices for Precise Measurements of Helical Dichroism2023

    • 著者名/発表者名
      Shun Hashiyada, Yoshito Tanaka
    • 学会等名
      The 2023 RIES-CEFMS Joint International Symposium
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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