二光子蛍光顕微鏡法によるフェムト秒プラズモン波束の映像化

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760044
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 久保 敦 筑波大学, 数理物質系, 講師 (10500283)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 表面プラズモン / フェムト秒 / 時間分解 / 蛍光顕微鏡 / 微小光学 / 多光子励起

研究概要

パルス幅10フェムト秒の近赤外超短パルスレーザーを励起光源に用いた時間分解二光子蛍光顕微鏡法を開発し、金属薄膜上を伝搬する表面プラズモンの波束の動きを、フェムト秒の時間分解能で動的に可視化することに成功した。波束の映像データの解析から、波束の群速度、位相速度、寿命、伝搬距離、並びに伝搬に伴う波束の変形を定量的に決定する手法を確立した。これらの値を多層膜における表面波の固有モード方程式解と比較し、妥当な結果である事を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Imaging of Surface Plasmon Polaritons Using Femtosecond Laser Excited Two-Photon Fluorescence Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hattori, A. Kubo, K. Oguri, H. Nakano, H. T. Miyazaki
  • 雑誌名: The Review of Laser Engineering 巻: Vo l .40 ページ: 603
  • URL: http://www.lsj.or.jp/laser/l1_2.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Dynamics of Photo-Excited Nano-Structured Metal Surfaces by Femtosecond Time-Resolved Photoemission Electron Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo
  • 雑誌名: The Review of Laser Engineering 巻: Vo l .40 ページ: 570
  • URL: http://www.lsj.or.jp/laser/l1_2.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femtosecond Laser-Excited Two-Photon Fluorescence Microscopy of Surface Plasmon Polariton (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hattori, A. Kubo, K. Oguri, H. Nakano, H.T. Miyazaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.51 ページ: 04DG03-1-4
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.04DG03
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging and characterization of femtosecond surface plasmon wave packets on a silver film (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo
  • 雑誌名: IEEE Conference Publications, 14th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON) 巻: Vol.1 ページ: 1-4
  • DOI: DOI:10.1109/ICTON.2012.6254496
• [雑誌論文] Imaging of Surface Plasmon Polariton Fields by Femtosecond Laser Excited Photoemission Electron Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo, H. Petek
  • 雑誌名: Journal of The Surface Science Society of Japan 巻: Vol.33 ページ: 235-241
  • DOI: DOI:10.1380/jsssj.33.235
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Dynamics of Surface-Enhanced Raman Scattering Due to Au Nanostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: I. Katayama, S. Koga, K. Shudo, J. Takeda, T.Shimada, A. Kubo, S. Hishita, D. Fujita, M.Kitajima
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: Vol.11 ページ: 2648-2654
  • DOI: DOI:10.1021/nl200667t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of surface plasmon polariton fields excited at a nanometer-scale slit (2011)
  • 著者名/発表者名: L. Zhang, A. Kubo, L. Wang, H. Petek, T.Seideman
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.84 ページ: 245442-1-10
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.245442
  • 査読あり
• [学会発表] マイクロマニピュレーションFig.2 表面プラズモン波束の時間分解映像のスナップショット: (a) τ =13.3 fs、(b)同53.2 fs。それぞれの像の断面を併せて示す。Fig.3 大気/Ag(破線)、大気/PMMA(20 nm)/Ag/Si界面、および大気/PMMA(100 nm)/Ag/Si(実線)に対するSPP分散曲線を、ライト・ライン(入射角60°、一点鎖線)と共に示す。 法により製作した金ナノ粒子配列構造のプラズマ共鳴散乱とフェムト秒時間分解相関測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸徳寺 匠、久保 敦、江口 美陽、笠谷 岳士、宮崎 英樹
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学, 神奈川
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Near-field properties of plasmonic nanostructures probed by nonlinear photoemission electron microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Q. Sun,H. Yu,K. Ueno,A. Kubo,Y. Matsuo,H. Misawa
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学, 神奈川
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 金ナノ粒子配列構造の局在型表面プラズモン共鳴散乱と フェムト秒時間分解相関測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸徳寺 匠、久保 敦、江口 美陽、笠谷 岳士、宮崎 英樹
  • 学会等名: 第10回プラズモニクスシンポジウム
  • 発表場所: 神戸大学, 兵庫
  • 年月日: 2013-01-26
• [学会発表] Ultrafast Dynamics of Surface Plasmon Wave Packet (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo
  • 学会等名: The 72nd Okazaki Conference
  • 発表場所: 分子科学研究所, 愛知
  • 年月日: 2013-01-09
• [学会発表] プラズモニックデバイス開発に向けて:プラズモン波の可視化・映像化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 久保 敦
  • 学会等名: 光エレクトロニクス研究会 第285回研究会
  • 発表場所: 東京理科大学森戸記念館, 東京
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] 波束運動の動的パラメーターの実験的決定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 久保 敦
  • 学会等名: 分子研研究会「新しい光の創成と物質科学-精密計測と操作への展開」
  • 発表場所: 分子科学研究所, 愛知
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] Visualization and Characterization of Surface Plasmon Wave Packet by Femtosecond Laser Excited Two-Photon Fluorescence Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo, T. Hattori, T. Shotokuji, H. T.Miyazaki
  • 学会等名: Tsukuba NanotechnologySymposium
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2012-07-27
• [学会発表] Imaging and characterization of femtosecond surface plasmon wave packets on a silver film (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo
  • 学会等名: International Conference on Transparent Optical Networks 2012
  • 発表場所: Coventry, UK
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] Femtosecond imaging of near-infrared surface plasmon polariton wave packet (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo, T. Hattori, H. T. Miyazaki, K. Oguri, H. Nakano
  • 学会等名: Yamada Conference LXVI, International Conference on the Nanostructure-Enhanced Photo-Energy Conversion
  • 発表場所: Miraikan, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-06-02
• [学会発表] Probing femtosecond plasmon dynamics in gold nanostructures by time-resolved multi-photon photoemission microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. Sun, K. Ueno, A. Kubo, Y. Matsuo, H. Misawa
  • 学会等名: Yamada Conference LXVI, International Conference on theNanostructure-Enhanced Photo-Energy Conversion
  • 発表場所: Miraikan, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-06-02
• [学会発表] フェムト秒表面プラズモン波束の時間分解ダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 久保 敦,服部 竜己,小栗 克弥,中野 秀俊,宮崎 英樹
  • 学会等名: 2012年春季 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学, 兵庫
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] Ag表面プラズモンポラリトンの伝搬特性の実験的評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部 竜己,久保 敦,小栗 克弥,中野 秀俊,宮崎 英樹
  • 学会等名: 2012年春季 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] Femtosecond Microscopy of Surface Plasmon Polariton (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Kubo, T. Hattori, H. T. Miyazaki, K. Oguri, H. Nakano
  • 学会等名: 2011 Tsukuba Nanotechnology Symposium
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 電子・光学顕微鏡のフェムト秒時間分解化とプラズモン波束の可視化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: 日本分光学会ナノ分光部会シンポジウム 「ナノで分光してはじめて観えてきたこと」
  • 発表場所: 理化学研究所, 埼玉
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Ag薄膜の表面プラズモンポラリトン波束の伝搬特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部 竜己,久保 敦
  • 学会等名: 表面・界面スペクトロスコピー2011
  • 発表場所: マホロバ・ツインズ三浦, 神奈川
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] フェムト秒時間分解光電子顕微鏡/蛍光顕微鏡法による表面励起現象の可視化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保敦
  • 学会等名: ナノプローブテクノロジー第167委員会 第64回研究会
  • 発表場所: 慶応大学 日吉キャンパス, 神奈川
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] Femtosecond Two-photon Fluorescence Microscopy of Surface Plasmon Polariton (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Hattori, A. Kubo, K. Oguri, H. Nakano, H.T. Miyazaki
  • 学会等名: SSDM2011
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター, 愛知
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] フェムト秒時間分解蛍光顕微鏡法による銀表面プラズモン波束の観察と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部 竜己,久保 敦,小栗 克弥,中野 秀俊,宮崎 英樹
  • 学会等名: 2011年秋季 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学, 山形
  • 年月日: 2011-08-30
• [図書] Handbook of Instrumentation and Techniques for Semiconductor Nanostructure Characterization (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Petek, A. Kubo
  • 総ページ数: 183-210
  • 出版者: World Scientific
• [備考] 筑波大学数理物質科学研究科 久保研究室
  • URL: http://www.u.tsukuba.ac.jp/~ kubo.atsushi.ka/
• [産業財産権] Ultrafast Microscopy of Surface Electromagnetic Fields (2011)
  • 発明者名: H. Petek, A. Kubo, N. Pontius
  • 権利者名: H. Petek, A. Kubo, N. Pontius
  • 産業財産権番号: 8,085,406
  • 出願年月日: 2011-12-27
  • 外国