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2014 年度 実績報告書

ナノドット配列における結合励起状態の時空間特性と励起場制御

研究課題

研究課題/領域番号 22225002
研究機関分子科学研究所

研究代表者

岡本 裕巳  分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 教授 (20185482)

研究分担者 成島 哲也  分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (50447314)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワードナノ材料 / 走査プローブ顕微鏡 / 近接場 / プラズモン / 金属ナノ構造 / 電子線描画 / 励起状態相互作用
研究実績の概要

本研究では,電子線(以下EB)リソグラフィー法を基礎に様々な金属ナノ構造,例えば円形ディスクを設計された形状に配列した構造体を作成し,近接場光学像の測定と解析を通じて,光電場の時空間構造とそれを決めるプラズモン間の相互作用を解明することを第一の目的としている。本年度はまず,ナノディスクの配列構造試料の分光特性と近接場光学イメージングを継続して進めた。試料の精細性,均一性をEB装置の性能の許す範囲で改善させて基礎的な共鳴スペクトルを取得し直し,また近接場光学像を広い波長範囲で測定した。現在その信頼性の確認と解析を継続している。近接場超高速測定については,15fsの時間幅の近接場光パルスにより,EB法で作成したロッド状の金ナノ構造試料の計測を進め,その解析を行った。実験結果の解析の結果,アスペクト比の大きな金ナノロッドでは局所光励起後のプラズモン波束の伝搬の状況を抽出することができ,また励起光の波形制御により特定のプラズモンモードが選択的に励起されていることが示された。これはプラズモン波の時空間制御に踏み出したものと位置付けられる。近接場円二色性測定では,二つの等価な部分構造が会合してキラリティを獲得するに伴い,局所的な光学活性が伸長する状況を観測し,数値解析も併用して部分構造の間の電磁気学的な遠隔相互作用が局所的な光学活性の起源であることを確立した。また,キラリティを持たない(従って通常の計測では光学活性のない)ナノ構造体でも,局所的に円二色性が得られることを様々な金ナノ構造で示した。この結果に基づき,キラルでないナノ構造を用いて分子のキラリティを検出する新たな研究への展開を進めるに至っている。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (25件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A Topography-Metrology Correlation in Nanoscale Probed by Near-Field Scanning Optical Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Kamal Hossain, Masahiro Kitajima, Kohei Imura, Hiromi Okamoto
    • 雑誌名

      Plasmonics

      巻: 10 ページ: 447-454

    • DOI

      10.1007/s11468-014-9826-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local Optical Responses of Plasmon Resonances Visualised by Near-Field Optical Imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Okamoto, Tetsuya Narushima, Yoshio Nishiyamaa, Kohei Imura
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 ページ: 6192-6206

    • DOI

      10.1039/C4CP05951D

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Plasmon modes in single gold nanodiscs2014

    • 著者名/発表者名
      Kohei Imura, Kosei Ueno, Hiroaki Misawa, Hiromi Okamoto, Duncan McArthur, Benjamin Hourahine, Francesco Papoff
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 22 ページ: 12189-12199

    • DOI

      10.1364/OE.22.012189

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nanoscopic Study on Developing Optical Activity with Increasing Chirality for Two-Dimensional Metal Nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Narushima, Shun Hashiyada, Hiromi Okamoto
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 1 ページ: 732-738

    • DOI

      10.1021/ph500171t

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local Optical Activity in Achiral Two-Dimensional Gold Nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      Shun Hashiyada, Tetsuya Narushima, Hiromi Okamoto
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 118 ページ: 22229-22233

    • DOI

      10.1021/jp507168a

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 2次元金属ナノ構造体が示す強い局所光学活性:近接場円二色性イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      成島哲也,橋谷田俊,岡本裕巳
    • 雑誌名

      表面科学

      巻: 35 ページ: 312-318

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 非線形共鳴光トラッピング2014

    • 著者名/発表者名
      岡本裕巳
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 42 ページ: 776-779

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Imaging Local Optical Activity in Metal Nanostructures by Near-Field Circular Dichroism Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 学会等名
      2015 Korea-Japan Molecular Science Symposium "Frontiers in Molecular Science: Structure, Dynamics, and Function of Molecules and Complexes"
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2015-07-13 – 2015-07-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Imaging Local Optical Activity in Metal Nanostructures by Near-Field Circular Dichroism Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
    • 発表場所
      Research Center for Fisheries and Oceans, Hakodate, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2015-07-10 – 2015-07-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultrafast time-resolved near-field imaging of plasmon dynamics in single gold nanorods2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishiyama, T. Narushima, K. Imura, H. Okamoto
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
    • 発表場所
      Research Center for Fisheries and Oceans, Hakodate, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2015-07-10 – 2015-07-10
  • [学会発表] Locally Enhanced Optical Activity in Two-Dimensional Chiral Metal Nanostructures2015

    • 著者名/発表者名
      T. Narushima, S. Hashiyada, H. Okamoto
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
    • 発表場所
      Research Center for Fisheries and Oceans, Hakodate, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2015-07-09 – 2015-07-09
  • [学会発表] Near-field spectra of complementary metal nanostructures2015

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Mizobata, Kosei Ueno, Hiroaki Misawa, Hiromi Okamoto, Kohei Imura
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
    • 発表場所
      Research Center for Fisheries and Oceans, Hakodate, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2015-07-09 – 2015-07-09
  • [学会発表] Local Optical Activity in Metal Nanostructures Visualized by Near-Field Circular Dichroism Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      36th International Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2015)
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-07-06 – 2015-07-06
    • 招待講演
  • [学会発表] 金ナノロッドにおけるプラズモンダイナミクスの時間分解イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      西山嘉男,成島哲也,井村考平,岡本裕巳
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス,船橋,千葉
    • 年月日
      2015-03-29 – 2015-03-29
  • [学会発表] アキラルな光と金ナノ構造体を用いた生体分子のキラリティセンシング2015

    • 著者名/発表者名
      橋谷田 俊,R. Tullius,A. Karimullah,岡本裕巳,M. Kadodwala
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス,船橋,千葉
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-26
  • [学会発表] 局在プラズモンのフェムト秒時間分解イメージング2015

    • 著者名/発表者名
      今枝佳祐,西山嘉男,岡本裕巳,井村考平
    • 学会等名
      第12回プラズモニクスシンポジウム
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス,東京,東京
    • 年月日
      2015-01-23 – 2015-01-23
  • [学会発表] Local optical activity caused by chirality of 2D plasmonic metal nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Narushima, Shun Hashiyada, Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      Shimane Prefectural Convention Center, Matsue, Shimane, Japan
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-05
  • [学会発表] 網目状金ナノ構造体におけるプラズモン特性の究明2014

    • 著者名/発表者名
      市川陽一,上野貢生,三澤弘明,岡本裕巳,井村考平
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス,東広島,広島
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-24
  • [学会発表] アキラルな2次元金ナノ構造体における局所光学活性2014

    • 著者名/発表者名
      橋谷田 俊,成島哲也,岡本裕巳
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス,東広島,広島
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-22
  • [学会発表] 金ナノディスク及びその一次元配列構造の分光特性2014

    • 著者名/発表者名
      小若泰之,成島哲也,西山嘉男,岡本裕巳
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス,東広島,広島
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-22
  • [学会発表] 相補的金属ナノ構造における近接場分光特性の究明:可視域におけるバビネの原理の検証2014

    • 著者名/発表者名
      溝端秀聡,上野貢生,三澤弘明,岡本裕巳,井村考平
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス,札幌,北海道
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-21
  • [学会発表] 超高速時間分解近接場顕微測定による金ナノロッドにおけるプラズモン波ダイナミクスの時空間観測2014

    • 著者名/発表者名
      西山嘉男,成島哲也,井村考平,岡本裕巳
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス,東広島,広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-21
  • [学会発表] 金属ナノ構造体のキラリティ獲得に伴うナノスケール局所光学活性の変化2014

    • 著者名/発表者名
      成島哲也,橋谷田 俊,岡本裕巳
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス,東広島,広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-21
  • [学会発表] プラズモン物質のナノ光学イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      岡本裕巳
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス,東広島,広島
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Prominent localized optical activities inherent in achiral and chiral metal nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Narushima, Shun Hashiyada, Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      13th International Conference on Near-Field Optics, Nanophotonics, and Related Techniques
    • 発表場所
      Snowbird Conference Center, Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-03
  • [学会発表] Plasmon modes in single gold nanodiscs2014

    • 著者名/発表者名
      Duncan McArthur, Kohei Imura, Kosei Ueno, Hiroaki Misawa, Hiromi Okamoto, Benjamin Hourahine, Francesco Papoff
    • 学会等名
      Photon 14
    • 発表場所
      Imperial College London, London, UK
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-01
  • [学会発表] Fabrication and evaluation of plasmonic nanopore towards single molecule DNA sequencing2014

    • 著者名/発表者名
      M. Tsukahara, S. Itoh, H. Yamazaki, K. Esashika, T. Narsushima, H. Okamoto, T. Saiki
    • 学会等名
      13th International Conference on Near-Field Optics, Nanophotonics, and Related Techniques
    • 発表場所
      Snowbird Conference Center, Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-01
  • [学会発表] Ultrafast near-field imaging of plasmon wavepacket dynamics in single gold nanorod2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishiyama, Tetsuya Narushima, Kohei Imura, Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      13th International Conference on Near-Field Optics, Nanophotonics, and Related Techniques
    • 発表場所
      Snowbird Conference Center, Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-01
  • [学会発表] Local Optical Activity in Achiral 2D Gold Nanostructures2014

    • 著者名/発表者名
      Shun Hashiyada, Tetsuya Narushima, Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      13th International Conference on Near-Field Optics, Nanophotonics, and Related Techniques
    • 発表場所
      Snowbird Conference Center, Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-01
  • [学会発表] Real space and real time observation of plasmon wavepacket dynamics in single gold nanorods2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishiyama, Tetsuya Narushima, Kohei Imura, Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      19th International Conference on Ultrafast Phenomena
    • 発表場所
      Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2014-07-09 – 2014-07-09
  • [学会発表] 金ナノ集合体におけるプラズモン間相互作用の究明2014

    • 著者名/発表者名
      市川陽一,上野貢生,三澤弘明,岡本裕巳,井村考平
    • 学会等名
      日本分光学会平成26年度年次講演会
    • 発表場所
      理化学研究所和光キャンパス,和光,埼玉
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-28
  • [学会発表] 金ナノロッドにおけるプラズモン波束ダイナミクスの時間分解近接場イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      西山嘉男,成島哲也,井村考平,岡本裕巳
    • 学会等名
      日本分光学会平成26年度年次講演会
    • 発表場所
      理化学研究所和光キャンパス,和光,埼玉
    • 年月日
      2014-05-26 – 2014-05-26
  • [図書] Ultrafast phenomena XIX2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Nishiyama, Tetsuya Narushima, Kohei Imura, Hiromi Okamoto
    • 総ページ数
      691-693
    • 出版者
      Springer
  • [備考] 研究論文がACS Editors' Choiceに選ばれる

    • URL

      https://www.ims.ac.jp/news/2014/09/17_2997.html

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公開日: 2016-06-01  

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