Active control of photo-excited states and energy propagation with manipulated optical fields

利用受控光场主动控制光激发态和能量传播

• 批准号: 20H02700
• 负责人: 井村 考平
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02700/
• 关键词: ナノ物性; 光場制御; 光励起状態; エネルギー伝達; ナノ物質; 光場操作

本研究では，励起光場の空間と偏光ベクトルの操作により，物質の光励起状態とエネルギー伝達の制御を実現し，物理化学に新学理と研究分野を開拓することを目的とする。これまでに金ナノプレートを対象とした研究から，励起光場の空間制御により，可視化される二光子励起像の空間特性や発光強度が変化することが明らかとなっていた。一方，可視化される励起像の空間特性を理論的に説明するには至っていなかった。本年度は，ナノ物質の光励起状態制御の基盤技術の確立するために，軸対称偏光を用いた状態制御と励起像の電磁気学シミュレーションを行った。例えば，金ナノ物質を対象としてラジアルやアジマス偏光を入射光に用いることで，励起光の空間特性を反映する特徴的な励起像が観測されることが明らかとなった。また，電磁気学シミュレーションでは，空間制御した集束光による励起像の計算を可能にした。これにより，実験結果を定性的に再現可能であること，光場制御によりナノ物質の光励起状態制御が実現することを明らかにした。これまでの光場制御の研究では，主に単一のナノ物質の光励起状態を対象としていたが，あらたにナノ物質に誘起される光場と別の物質とを相互作用させた系の研究を進めた。遷移金属ダイカルコゲナイド二次元薄膜と金ナノロッドのハイブリット体の顕微分光計測から，プラズモンに起因する発光増強が起こることが明らかとなった。シリコンナノ粒子と金ナノ構造のハイブリット体では，SiのMie共鳴により光電磁場の増強が起こり，これが散乱光の異方性に大きな影響を及ぼすこと，これを利用することでマクロな伝達制御につながる可能性があることが明らかとなった。さらに，Siナノ粒子集合構造に，光場制御を導入し，励起光の空間特性により，発光特性が変化することが明らかとなった。以上の研究により，局在光場による新規光学特性の実現と，光場制御による光物性制御を実現した。

This study aims at the realization of spatial polarization of excited light field, the control of excited state of matter, and the development of new theories and research fields in physical chemistry. The spatial control of excitation light field is studied and the spatial characteristics of two-photon excitation image and the change of emission intensity are visualized. The spatial characteristics of the excitation images are theoretically explained. This year, the establishment of substrate technology for the optical excitation state control of materials, the electromagnetic excitation state control of axis-symmetric polarization, and the electromagnetic imaging system were carried out. For example, the material of gold is reflected in the polarized light of the incident light, and the excitation light is reflected in the spatial characteristics of the excitation light. The calculation of excitation images is possible in the field of electromagnetism and space control. The result is that the optical field is controlled by the optical excitation state. The study of optical field control is mainly based on the study of optical excitation state of matter and interaction of matter. The migration of metal particles into a two-dimensional thin film, a metal particle, a metal particle, a In the case of Si, the Mie resonance of Si increases the intensity of the electromagnetic field, which affects the anisotropy of scattered light and the possibility of using it to control it. In addition, Si particles are assembled to control the introduction of light field, and the spatial characteristics of excitation light are changed. The above research results show that the new optical properties and optical properties are realized in the optical field control.

项目成果

近接場光学顕微鏡を用いたプラズモン-エキシトン強結合状態の光学特性の究明

使用近场光学显微镜研究等离子体激子强耦合态的光学特性

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Jousselin-Oba;M. Mamada;A. Okazawa;J. Marrot;T. Ishida;C. Adachi;A. Yassar;M. Frigoli;長谷川 誠樹，井村 考平
• 通讯作者: 長谷川 誠樹，井村 考平

空間位相変調光による金ナノプレートの第二高調波発生

使用空间相位调制光在金纳米片中产生二次谐波

• 发表时间: 2023
• 作者: Saito Kohei;Watabe Yuya;Fujihara Takashi;Takayanagi Toshiyuki;Hasegawa Jun‐ya;長谷川誠樹，市川帆乃香，飯島遥，井村考平
• 通讯作者: 長谷川誠樹，市川帆乃香，飯島遥，井村考平

ラジアル・アジマス偏光励起光を用いた金ナノプレートの非線形発光特性の究明

使用径向和方位偏振激发光研究金纳米片的非线性发射特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 長谷川 誠樹;市川 帆乃香;井村 考平
• 通讯作者: 井村 考平

位相ステッピング法を用いた顕微吸収散乱分光法の開発

使用相位步进法开发显微吸收散射光谱

• 发表时间: 2021
• 作者: Jessiel Siaron Gueriba;Nur Ellina Annisa Salehuddin;Wilson Agerico Dino;Kiminori Washika;Hiroshi Nakamura;Tatsumi Kawafuchi;深田 将史，白山大樹，井村 考平
• 通讯作者: 深田 将史，白山大樹，井村 考平

金ナノロッドの光学特性における化学的及び物理的効果

金纳米棒光学性质的化学和物理效应

• 发表时间: 2020
• 作者: Tomomasa Hosoya;Aoba Kanesaka;Yoshitane Imai;Akira Yamaguchi;Hiroyuki Nishikawa;川嶋健哉・今枝佳祐・井村考平
• 通讯作者: 川嶋健哉・今枝佳祐・井村考平