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2013 年度 実績報告書

ナノ粒子集合体の光励起状態の可視化と制御

研究課題

研究課題/領域番号 24350014
研究機関早稲田大学

研究代表者

井村 考平  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (80342632)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード光励起状態 / ナノ粒子 / 時空間制御 / 波動関数
研究概要

本研究では,ナノ粒子集合体に誘起される光励起状態の空間構造の動的制御に取り組み,一般性の高い波動関数の時空間制御法を確立することを目標にする。ナノ粒子の集合体の作製法として,本年度はポリスチレン球と金ナノ粒子の自己組織化法の改良に取り組んだ。ポリスチレン球は,自己組織化により六回対称性をもつ構造を作製することができる。この構造に金薄膜を蒸着しこれをテンプレートとして,金ナノ粒子の配列構造を作製した。この集合体は,従来のガラス基板上に作製した金ナノ粒子の集合体に比べて,下地の金薄膜との相互作用が存在することからより顕著な光学特性を示すことが期待される。作製した構造体のファーフィールド,および近接場光学測定の結果からこの推測を裏付ける結果を得ている。
本年度はまた,光励起励起状態の時空間分布の可視化および制御法の高度化にも合わせて取り組んだ。これによりプラズモンの位相緩和時間の空間分布を可視化する手法を開発した。得られた空間分布は,周波数領域の測定から得られるデータと定性的に一致することが明らかとなった。近接場の透過(周波数領域)測定では,トポグラフィーに起因するアーティファクトが発生することから,時間領域の測定手法が特に有効であり,開発した手法の汎用性が期待される。また,凹凸金薄膜の二光子発光と第二高調波発生の同時イメージングに取り組み,プラズモン励起状態の空間伝播に起因する可視化に成功した。さらに,この試料に発生する光電場の時空間制御に取り組み,励起光パルスの波形整形(位相変調)により空間構造の変化を誘起できることを確認した。制御機構については,未だに不明な点もあることから,現在,位相変調量と電場強度の変化量の相関の究明を可能とする光学系の組み立てと最適化を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究に着手してから2年が経過した。これまでに,測定試料,測定手法の開発と最適化を進めてきている。研究協力者や大学院生の協力を得ることができているため,概ね計画どおりの達成度が得られている。また,研究成果のいくつかは論文として発表している。

今後の研究の推進方策

研究結果を正しく評価し,さらにそれを発展させていくためには,理論的な側面からの研究が不可欠である。今後は,新たなシミュレーション手法の開発・導入や共同研究に取り組み,実験と理論の両面から研究を進める計画である。

次年度の研究費の使用計画

概ね当初計画の通りに予算執行を行ったが,光学部品や化学薬品を当初予定していた購入価格より安く購入でしたことから支出を10万円程度抑えることができた。また,必要な光学部品があったが予算および納品日の問題などがあり,その購入を次年度に伸ばすこととした。以上の理由より,残額約10万円を次年度に繰り越すこととした。
年年度,予算の関係で購入することができなかった。高額な光学部品(消耗品)があり,その購入に予算を充てる計画である。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Visualizing the Optical Field Structures in Metal Nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto and K. Imura
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 4 ページ: 2230-2241

    • DOI

      10.1021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical control of plasmonic fields by phasemodulated pulse excitations2013

    • 著者名/発表者名
      K. Imeada and K. Imura
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 21 ページ: 27481-27489

    • DOI

      10.1364

    • 査読あり
  • [学会発表] Spatio-temporal Imaging and Control of Plasmonic Optical Fields by an Aperture Near-field Optical Microscope2014

    • 著者名/発表者名
      Kohei Imura
    • 学会等名
      The Third International Conference on Frontiers of Plasmonics (FOP3)
    • 発表場所
      Xiamen, China
    • 年月日
      20140329-20140329
    • 招待講演
  • [学会発表] ZnOマイクロディスクの近接場顕微分光とその独立成分分析2014

    • 著者名/発表者名
      武内麻未,井村考平
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      相模原
    • 年月日
      20140319-20140319
  • [学会発表] 金ナノロッドにおけるプラズモン位相緩和過程の時空間観測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61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      相模原
    • 年月日
      20140317-20140317
  • [学会発表] 酸化銅(I)ナノキューブの顕微分光研究2013

    • 著者名/発表者名
      大村淳,井村考平
    • 学会等名
      平成25年度日本分光学会年次講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20131119-20131119
  • [学会発表] 酸化亜鉛マイクロディスクにおけるキャビティモードの可視化2013

    • 著者名/発表者名
      武内麻未,井村考平
    • 学会等名
      平成25年度日本分光学会年次講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20131119-20131119
  • [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のプラズモン位相緩和過程の観測2013

    • 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7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20130926-20130926
  • [学会発表] 六角形銀マイクロプレートのプラズモンモードの可視化2013

    • 著者名/発表者名
      溝端秀聡,井村考平
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20130925-20130925
  • [学会発表] 金ナノ構造体における動的空間特性の可視化2013

    • 著者名/発表者名
      今枝佳祐, 井村考平
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20130924-20130924
  • [学会発表] Near-field optical characterizations of plasmonic materials designed for surface enhanced Raman scattering2013

    • 著者名/発表者名
      Kohei Imura
    • 学会等名
      Seventh International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20130829-20130829
    • 招待講演
  • [学会発表] Near-field optical spectroscopy of a rough gold film2013

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Imaeda, Kohei Imura
    • 学会等名
      Seventh International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20130829-20130829
  • [学会発表] Optical control and visualization of plasmonic fields by scanning near-field optical microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Kohei Imura,Keisuke Imaeda,Kosei Ueno,Hiroaki Misawa, Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      International Conference on Photochemistry 2013
    • 発表場所
      ルーバン・ベルギー
    • 年月日
      20130722-20130722
  • [学会発表] Visualization of plasmon modes excited in square assembly of gold nanodisks2013

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Ichikawa, K. Ueno, H. Misawa, H. Okamoto, K. imura
    • 学会等名
      International Conference on Photochemistry 2013
    • 発表場所
      ルーバン・ベルギー
    • 年月日
      20130721-20130721
  • [学会発表] Observation of second harmonic generation in ZnO microwire by near-field optical microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Mami Takeuchi, Kohei Imura
    • 学会等名
      International Conference on Photochemistry 2013
    • 発表場所
      ルーバン・ベルギー
    • 年月日
      20130721-20130721
  • [学会発表] Near-field imaging of ultrafast dynamics of plasmons on a rough gold film2013

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Imaeda,Kohei Imura
    • 学会等名
      International Conference on Photochemistry 2013
    • 発表場所
      ルーバン・ベルギー
    • 年月日
      20130721-20130721
  • [学会発表] Visualization and optical control of localized plasmons by near-field optical microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      K. Imura, H. Okamoto
    • 学会等名
      ICP2013 Pre-conference: Symposium on plasmon-based chemistry and physics
    • 発表場所
      ルーバン・ベルギー
    • 年月日
      20130719-20130719
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical Field Imaging of Plasmonic Assemblies2013

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Ichikawa, K. Ueno, H. Misawa, H. Okamoto, K. imura
    • 学会等名
      ICP2013 Pre-conference: Symposium on plasmon-based chemistry and physics
    • 発表場所
      ルーバン・ベルギー
    • 年月日
      20130719-20130719
  • [学会発表] Controlling spatial distribution of plasmonic fields by spectrally modulated femtosecond pulses2013

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Imaeda,Kohei Imura
    • 学会等名
      ICP2013 Pre-conference: Symposium on plasmon-based chemistry and physics
    • 発表場所
      ルーバン・ベルギー
    • 年月日
      20130719-20130719
  • [学会発表] ナノ分光法を用いたプラズモン可視化と制御2013

    • 著者名/発表者名
      井村考平
    • 学会等名
      筑波大学 化学セミナー
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      20130709-20130709
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualizing plasmonic nanostructures by near-field optical microscope2013

    • 著者名/発表者名
      K. Imura, H. Okamoto
    • 学会等名
      3rd-Japan-Korea-Metamaterial-Forum
    • 発表場所
      ソウル・韓国
    • 年月日
      20130627-20130627
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical control of plasmonic fields by advanced near-field optical method2013

    • 著者名/発表者名
      K. Imura and K. Imaeda
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Surface Plasmon Photonics
    • 発表場所
      オタワ・カナダ
    • 年月日
      20130528-20130528
  • [学会発表] Visualizing plasmon lifetime by ultrafast near-field optical microscope2013

    • 著者名/発表者名
      K. Imaeda and K. Imura
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Surface Plasmon Photonics
    • 発表場所
      オタワ・カナダ
    • 年月日
      20130527-20130527
  • [図書] Handbook of Nano-Optics and Nanophotonics, Chp. 13. 527-5622013

    • 著者名/発表者名
      K. Imura, H. Okamoto
    • 総ページ数
      35
    • 出版者
      Springer-Verlag

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公開日: 2015-05-28  

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