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Control of plasmon field by excitation field modification and development of super-resolution fluorescence imaging

通过激发场修改控制等离子体场和超分辨率荧光成像的发展

基本信息

批准号：
19J23243
负责人：
長谷川誠樹
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度，（1）金ナノプレートに励起されるプラズモンの理解と制御，（2）プラズモンと分子の相互作用の解明，（3）励起場変調による超解像イメージングの達成の3つを計画していた。各研究の実施状況を以下に示す。1つ目の研究では，形状の異なる金ナノプレートに励起されるプラズモン共鳴を近接場光学顕微鏡を用いて可視化し，粒子の固有関数との比較を行なった。その結果，井戸型ポテンシャルを用いたプラズモンモードの解析が，ナノプレートの形状に依存せず適用可能であることを解明した。また，励起場変調を用いたプラズモンの制御を実現するため，空間位相変調器（SLM）を用いて異なる偏光特性を示すビームを作成し，これらを用いて金ナノプレートの二光子発光計測を行った。その結果，励起光の偏光特性に依存して二光子励起像の空間特性が変化することを明らかにした。これらの成果は，励起場変調を用いたプラズモン制御の実現可能性を示す。2つ目の研究では，プラズモンと分子の弱結合相互作用を解明するため，金ナノ三角形プレート近傍における蛍光増強に関する研究を行い，励起過程および放射過程における蛍光増強場は各波長におけるプラズモンの空間特性を反映することを解明した。そして，プラズモンと分子の強結合相互作用を解明するため，金ナノロッドと色素分子会合体を組み合わせたプラズモン-エキシトン強結合系に関する研究を行った。強結合では，分裂した二つの電子状態からの発光があること，発光に関与する電子状態の長いコヒーレンス時間が発光増強に寄与することを解明した。3つ目研究は，1, 2つ目の研究で得られた知見を深化させることで達成する計画であった。本計画の実現可能性を示す重要な知見が多く得られたものの，当該年度終了時点において，本研究課題の最終目標である励起場変調を用いた超解像イメージングの達成には至っていない。

In this year,(1) the understanding and control of the phenomenon of gold and silver,(2) the understanding of the phenomenon and molecular interaction,(3) the realization of the 3-stage project of excitation field modulation, and (4) the realization of the phenomenon of gold and silver. The implementation status of each study is shown below. 1. The study of particle shapes, excitation, resonance, near-field optical microscopy, and comparison of particle correlation numbers. As a result, the analysis of well type data sets and their shape dependencies is possible. The excitation field modulation is used to control the polarization characteristics of the spatial phase modulator (SLM). As a result, the polarization characteristics of excitation light depend on the spatial characteristics of two-photon excitation images. The results of this study demonstrate the possibility of controlling the excitation field by adjusting the excitation field. 2. The study of weak binding interaction between molecules and excitation processes and the study of the spatial characteristics of excitation and emission processes reflected by the enhanced field at various wavelengths have been carried out. The strong binding interaction between the pigment and the molecule was studied. Strong binding, splitting, electron states, light emission, light emission, electron states, light emission time, light emission intensity, light emission time, light emission time. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 17, 19, 10, 19, 10, 1 The feasibility of this project shows that there are many important findings. At the end of the year, the ultimate goal of this research project is to stimulate the use of ultra-resolution imaging.