2020 Fiscal Year Annual Research Report
Nanoscale photothermometry for thermal analysis
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20H02087
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
矢野 隆章 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 教授 (90600651)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三友 秀之 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50564952)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プラズモニクス / ナノ計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、光共鳴ナノ構造近傍に誘起されるフォトサーマル効果を定量的に評価する手法を開発し、そのフォトサーマル効果を利用したサーマルエンジニアリングを実現することである。初年度はまず、フォトサーマル効果を計測する可視分光システムを構築した。可視のシステムには、ポンプ光としてスーパーコンティニウム光源、プローブ光として波長670 nmの連続発振型のレーザーを用いた。スーパーコンティニウム光源に中心波長・バンド幅可変シングルラインフィルタを搭載し、ポンプ光の波長を可視域で掃引しながら、フォトサーマル光計測を実現できるシステムを構築した。対物レンズを用いてポンプ光を一点集光照射する一方で、プローブ光をケラー照明によって試料表面に一様に照射する入射光学系を構築した。さらに、検出器としてロックインカメラを用いることによって、ポンプ光によって誘起された熱の拡散をリアルタイムで可視化できることが可能となった。実際に銀薄膜表面においてフォトサーマル計測を行った結果、ポンプ光が集光照射された点を中心として、光誘起熱が拡散される様子が観測された。ポンプ光の波長を変化させながら同様の測定を行った結果、光誘起熱の温度と拡散領域は波長依存性があることがわかった。有限要素法による電磁場および光熱計算シミュレーションを行った結果、これは金属薄膜表面での局在型表面プラズモンの共鳴効果に起因することがわかった。以上の結果から、光共鳴ナノ構造近傍に誘起される光誘起熱を可視化できるシステムが開発された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、ポンプ光とプローブ光を用いた可視域でのフォトサーマル光計測システムの構築とその有効性を実証できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はこのシステムを用いて様々な光共鳴ナノ構造のフォトーサーマル効果の評価を行う。とくに銀ナノ構造に着目して評価を行う。
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