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2013 年度 実績報告書

単一分子吸収分光装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24655020
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)

キーワード単一分子分光 / 吸収分光法 / 近接場光学顕微鏡
研究概要

吸収分光法は,物質のエネルギー準位構造を詳細に解明するのに有効な手法である一方,検出感度が蛍光分光法に比べて劣る欠点がある。本研究では,吸収分光法の感度を高める方法として,光照射する空間領域を限定し,これにより相対的に吸光度を高めて,微量物質の測定を実現することを提案した。光照射領域を制限する方法として,開口型近接場プローブを用いることを提案し,開口径の微小化と光源の安定性向上により,最終的に単分子感度に迫る吸収分光測定を実現することを目的とした。前年度までに原理検証を終え,本年度はさらにその性能向上を目指した。性能を向上するためには,数十nm以下の微小開口を再現性良く作製する方法を確立する必要があり,そのための装置を試作した。微小開口は,化学エッティングにより先鋭化した光ファイバーに金属膜を蒸着後,先端を平坦な基板に押し付けて作製する。試作機では,押しつけ量を極微移動ステージを用いて制御するシステムとした。微小開口からの漏れ光は,極めて微弱であることから開口作製と光検出をリアルタイムにできるシステムとした。テスト動作の結果,移動時の振動などが問題になることが明らかとなった。開口プローブの光透過率は,その径に依存することが分かっていたが,本年度入射波長にも依存することが明らかとなった。これは開口近傍の金属膜に光励起されるプラズモンに起因すると推測され,金属膜厚や開口形状を制御することで透過率を向上できる可能性がある。また,試作機性能の改善法も明らかとなっており,現在それを進めている。
上記と平行して,吸収イメージ測定においてしばしば問題となるアーティファクトの除去法として独立成分分析法の導入を進めた。この解析法の導入により,本研究で提案する吸収測定法の汎用性が高まることが期待できる。以上の通り目的を達成するには至っていないが,その実現に向けて相応の成果が得られている。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Plasmon modes in single gold nanodiscs2014

    • 著者名/発表者名
      K. Imura, K. Ueno, H. Misawa, H. Okamoto, D. McArthur, B. Hourahine, and F. Papoff
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 22 ページ: in press

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

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

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 4 ページ: 2230-2241

  • [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] 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
      豊中
    • 年月日
      20131119-20131119
  • [学会発表] 近接場光学顕微鏡を用いた高感度吸収分光測定法の構築2013

    • 著者名/発表者名
      堤内勇貴,溝端秀聡,井村考平
    • 学会等名
      第7回分子科学討論
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20130925-20130925
  • [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] 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
    • 年月日
      20130709-20130709
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualizing plasmon lifetime by ultrafast near-field optical microscope2013

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Imaeda, Kohei 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

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公開日: 2015-05-28  

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