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2018 Fiscal Year Research-status Report

ナノスケール深紫外吸収分光顕微鏡の開発

Research Project

Project/Area Number 17K05076
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

田口 敦清  大阪大学, 工学研究科, 助教 (70532109)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywordsアルミニウム / インジウム / 紫外プラズモン / 第2高調波発生 / 非線形 / 高NA反射型対物レンズ
Outline of Annual Research Achievements

第二高調波光の測定に用いる顕微鏡対物レンズを開発した。
第2高調波顕微鏡では、波長が基本波と高調波の1オクターブにわたることから、対物レンズは、広波長帯域で低色収差で、かつ、集光角(NA)の大きいことが条件となる。反射型対物レンズは原理的に色収差が発生せず、色収差の観点からはアドバンテージがあるが、現存する反射対物レンズは開口数が最大でも0.5程度と小さいことが課題である。
そこで、シュワルツシルト型反射型対物レンズの構造を再考し、従来からあるシュワルツシルトの中空部分を高純度石英ガラスで埋めた相補型の構造とした、改良シュワルツシルト型反射対物レンズを設計・試作した。さらに、紫外光に対して透明な液体であるグリセリンを液浸媒質として用い、反射型でありながら液浸に対応することで、開口数が0.9の高開口数反射型対物レンズを実現した。透過波長は200 nm-2000 nmと、深紫外第二高調波発生に対する励起光、深紫外光の波長をカバーする。また、透過率も、遮蔽部分を除外して80%以上の高いスループットを実現した。NA0.5の従来の反射型対物レンズと比較してスループットは4倍に向上した。集光結像特性をラマン画像から評価し、光源波長266 nmに対して空間分解能190 nm程度が得られ、回折限界に近い空間結像性を得た。
高開口数反射型対物レンズを実現したことで、これを近接場顕微鏡に搭載し、ナノ吸収分光顕微鏡の実現に向けて大きく進展した。
開発した対物レンズを上市した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

深紫外領域で使える高NAの反射型対物レンズの作製に成功したことで、当初の予想を超える進展を得た。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、計画に従い研究を推進する。

Causes of Carryover

当該年度の計画よりも金属材料の使用量が少なくて済んだため。次年度に繰り越して開発研究費に充てる。

  • Research Products

    (15 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 4 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Correlative force and tip-enhanced Raman microscopy2019

    • Author(s)
      Saitoh Kohta、Taguchi Atsushi、Kawata Satoshi
    • Journal Title

      APL Photonics

      Volume: 4 Pages: 021301~021301

    • DOI

      10.1063/1.5064546

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Deep‐Ultraviolet Biomolecular Imaging and Analysis2018

    • Author(s)
      Kumamoto Yasuaki、Taguchi Atsushi、Kawata Satoshi
    • Journal Title

      Advanced Optical Materials

      Volume: 7 Pages: 1801099~1801099

    • DOI

      10.1002/adom.201801099

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 先端増強ラマン顕微鏡法における原子間引力・斥力との同時計測2019

    • Author(s)
      田口 敦清, 齋藤 広大, 河田 聡
    • Organizer
      2019年度精密工学会春期大会学術講演会
  • [Presentation] 非線形深紫外励起による無添加二光子重合造形2019

    • Author(s)
      田口 敦清, 中山 篤志, 河田 聡, 藤田 克昌
    • Organizer
      2019年度精密工学会春期大会学術講演会
  • [Presentation] Plasmonics in Deep UV2018

    • Author(s)
      Atsushi Taguchi
    • Organizer
      Global Nanophotonics 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] SERS and TERS in DUV2018

    • Author(s)
      Atsushi Taguchi
    • Organizer
      SciX2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 深紫外 2 光子重合を利用した高解像度光造形法の提案2018

    • Author(s)
      中山 篤志, 田口 敦清, 望月 健太郎, 藤田 克昌
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋期学術講演会
  • [Presentation] 深紫外プラズモニクス・メタマテリアルズによる超解像イメージングへの挑戦2018

    • Author(s)
      田口 敦清
    • Organizer
      日本学術振興会メタマテリアル187委員会研究会
    • Invited
  • [Presentation] Second harmonic generation from plasmonic nanoparticles in DUV2018

    • Author(s)
      Atsushi Taguchi
    • Organizer
      SPIE Optics & Photonics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DUV plasmonics for nano imaging and spectroscopy2018

    • Author(s)
      Atsushi Taguchi
    • Organizer
      SPIE Optics & Photonics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Tip-Enhanced Raman Spectroscopy in deep UV2018

    • Author(s)
      Atsushi Taguchi, Kohta Saitoh, Satoshi Kawata
    • Organizer
      International Conference on Advancing Molecular Spectroscopy (ICAMS)
    • Int'l Joint Research
  • [Book] "Tip Enhanced Raman Microscopy" in "Comprehensive Nanoscience and Nanotechnology, Second Edition, Volume 4"2019

    • Author(s)
      Atsushi Taguchi, Jun Yu, Kohta Saitoh
    • Total Pages
      18
    • Publisher
      Academic Press
    • ISBN
      978-0-12812-296-9
  • [Book] "Deep-Ultraviolet Surface- and Tip-Enhanced Raman Spectroscopy" in Recent Developments in Plasmon-supported Raman Spectroscopy: 45 Years of Enhanced Raman Signals2018

    • Author(s)
      Atsushi Taguchi
    • Total Pages
      18
    • Publisher
      World Scientific (Europe)
    • ISBN
      978-1-78634-425-0
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光造形装置、及び構造物の製造方法2019

    • Inventor(s)
      藤田 克昌, 田口 敦清
    • Industrial Property Rights Holder
      藤田 克昌, 田口 敦清
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願PCT/JP2019/002861
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光造形装置、及2018

    • Inventor(s)
      藤田 克昌, 田口 敦清
    • Industrial Property Rights Holder
      藤田 克昌, 田口 敦清
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2018-018938

URL: 

Published: 2019-12-27  

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