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2015 年度 実績報告書

マイクロ音響レンズを用いたレーザーピコ秒超音波顕微鏡技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25390114
研究機関北海道大学

研究代表者

友田 基信  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30344485)

研究分担者 O・B Wright  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90281790)
松田 理  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30239024)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード音 / 顕微鏡 / イメージング / ポンプ・プローブ分光
研究実績の概要

本研究の目的は、高周波数・高分解能をもつ超音波顕微鏡技術を開発し、ナノ構造試料などの表面形状や3次元内部構造を非破壊的に測定ならびにイメージングすることである。この技術は、10-100GHz帯の超音波を励起・検出するレーザーピコ秒超音波法を基にしている。従来の超音波顕微鏡において高周波数化・高分解能化する際にネックになっていた高周波数の励起・検出・減衰の問題を、光パルスによる超音波パルスの局所的な励起・検出によって克服し、ナノスケール分解能での超音波顕微鏡技術を得ることを目的とする。
今年度は以下の研究を行った。
1.任意周波数の励起・測定:昨年度に引き続き、従来はパルスレーザーの繰り返し周波数の倍数成分しか測定できなかったものを、任意周波数で測定する方法の研究を行った。銅でできた円形のマイクロ構造がシリコン中に埋め込まれた試料を用いて、その円形の構造内部に沿って伝わる表面音響波をイメージングするデモ実験を行った。従来の方法では周波数分解能が足りず分離できなかったモードを分離することに成功した。この成果は、Optics Letters誌に発表した。
2.ピコ秒超音波による生体細胞の内部3次元イメージング:透明物質中である生体細胞(牛の内皮細胞とマウスの脂肪細胞)を伝わるピコ秒超音波パルスを計測し、その測定した音速を利用して深さ方向の弾性率分布を求める実験を行った。さらに試料である細胞を2次元方向に走査することも合わせて3次元イメージングを実現した。この成果は、Applied Physics Letters誌に発表した。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Université du Maine/Universite Bordeaux(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Université du Maine/Universite Bordeaux
  • [国際共同研究] Recendt(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      Recendt
  • [国際共同研究] Walailak University(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      Walailak University
  • [雑誌論文] Optical tracking of picosecond coherent phonon pulse focusing inside a sub-micron object2016

    • 著者名/発表者名
      T. Dehoux, K. Ishikawa, P. H. Otsuka, M. Tomoda, O. Matsuda, M. Fujikawa, S. Takeuchi, I. A. Veres, V. E. Gusev and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Light, Science and Application

      巻: 5 ページ: 16082-1-7

    • DOI

      10.1038/lsa.2016.82

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 'Three-dimensional imaging of biological cells with picosecond ultrasonics'2015

    • 著者名/発表者名
      S. Danworaphong, M. Tomoda, Y. Matsumoto, O. Matsuda, T. Ohashi, H. Watanabe, M. Nagayama, K. Gohara, P. H. Otsuka, and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 106 ページ: 163701-1-5

    • DOI

      10.1063/1.4918275

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Imaging arbitrary acoustic whispering-gallery modes in2015

    • 著者名/発表者名
      S. Mezil, P. H. Otsuka, S. Kaneko, O. B. Wright, M. Tomoda, and O. Matsuda
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 40 ページ: 2157-2160

    • DOI

      10.1364/OL.40.002157

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Watching surface waves in phononic crystals2015

    • 著者名/発表者名
      O. B. Wright and O. Matsuda
    • 雑誌名

      Philosophical Transactions A

      巻: 373 ページ: 20140364

    • DOI

      10.1098/rsta.2014.0364

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ナノフォーカスした表面プラズモンポラリトンによるピコ秒機械振動の増強光検出2016

    • 著者名/発表者名
      友田基信
    • 学会等名
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 非同期光パルスプローブ法によるGHz帯任意周波数表面音響波の時間分解二次元イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      松田理
    • 学会等名
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] ピコ秒超音波法を用いたGaAs/InGaAs半導体量子井戸構造における歪みパルスの励起・検出2016

    • 著者名/発表者名
      古賀裕貴
    • 学会等名
      第51回応用物理学会北海道支部/第12回日本光学会北海道支部 合同学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-10
  • [学会発表] Extraordinary transmission of gigahertz surface acoustic waves2015

    • 著者名/発表者名
      S. Mezil
    • 学会等名
      The 36th Symposium on UltraSonic Electronics (USE2015)
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Imaging surface acoustic waves on a metamaterial based on silica microspheres2015

    • 著者名/発表者名
      Paul H. Otsuka
    • 学会等名
      The 36th Symposium on UltraSonic Electronics (USE2015)
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] TIME-RESOLVED TWO-DIMENSIONAL OPTICAL IMAGING OF SURFACE ACOUSTIC WAVES WITH ARBITRARY ACOUSTIC SOURCE SHAPE2015

    • 著者名/発表者名
      O. Matsuda
    • 学会等名
      18th International Conference on Photoacousitcs and Photothermal Phenomena (ICPPP18)
    • 発表場所
      Novi Sad, Serbia
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Imaging laser generated Lamb waves in microscopic wedges2015

    • 著者名/発表者名
      M. Tomoda
    • 学会等名
      4th International Symposium on Laser Ultrasonics & Advanced Sensing
    • 発表場所
      Illinois, USA
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Imaging arbitrary acoustic whispering-gallery modes in the GHz range with ultrashort light pulses2015

    • 著者名/発表者名
      S. Mezil
    • 学会等名
      4th International Symposium on Laser Ultrasonics & Advanced Sensing
    • 発表場所
      Illinois, USA
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [備考] 北海道大学大学院工学院応用物理学専攻量子機能工学研究室

    • URL

      http://kino-ap.eng.hokudai.ac.jp/j-index.html

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公開日: 2017-01-06  

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