チップ増強非線形光学効果を利用した分子振動ナノイメージング

利用尖端增强非线性光学效应进行分子振动纳米成像

• 批准号: 04J07751
• 负责人: 市村 垂生
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J07751/
• 关键词: 金属ナノプローブ; 非線形ラマン散乱; 局在プラズモン; 近接場光学顕微鏡; ハイパーラマン散乱; polyol法; 金属結晶自己成長; コヒーレントアンチストークスラマン散乱(CARS); 分子振動イメージング; 単層カーボンナノチューブ

ハイパーラマン散乱(Hyper Raman Scattering; HRS)を用いたチップ増強非線形ラマン散乱顕微鏡の構築を目指し、金属ナノ微粒子によるHRSの増強に関する基礎研究を行った。HRSは、二光子励起のラマン散乱であり、その選択則はラマン散乱よりもむしろ赤外吸収に近い。すなわち、HRSによるイメージングは、赤外活性分子のコントラストを与える。散乱強度は励起光強度の2乗に比例するため、通常の一光子励起のラマン散乱に比べ、高い空間分解能と増強度が期待できる。金属ナノ微粒子によるHRS増強を実験的に確認するために、イオン還元により銀微粒子を作製し、Crystal Violet、Malachite Greenの色素分子を微粒子表面に吸着させて、HRSスペクトルを観察した。この結果、ナノ微粒子の凝集体において極めて強いHRSが高い再現性で観察された。この強い増強は、微粒子対の接合部(ギャップ)のホットスポットによる増強であると考えられる。ナノ微粒子対の代わりに、金属基板上で金属探針のチップを用いてギャップを形成すれば、チップ増強型のHRSイメージングが実現できる。また、これと並行して、金属の自己結晶成長により金属チップを作製する方法を新たに提案し、試作に取り組んだ。これまではカンチレバープローブを真空蒸着法により金属コートして金属チップを作製していたが、自己結晶成長を用いれば、構造、サイズの制御性の飛躍的な向上が期待できる。銀ナノ結晶は、Polyol法により銀のナノキューブ構造とバイピラミッド構造を作製し、poly-ethylenimineでコートしたカンチレバープローブのチップ先端に固定した。この方法を用いれば、HRSの増強度の向上に加え、これまでの通常のラマン散乱やコヒーレントアンチーストークスラマン散乱を用いたイメージングシステムの感度向上にもつながる。

Hyper Raman Scattering; HRS) is a basic research project that uses non-linear micro-mirrors to enhance the structure of the structure, and metal micro-particles to enhance the HRS. HRS, two-photon-induced scattering, and two-photon radiation absorption, near-infrared absorption.すなわち, HRS によるイメージングは, infrared active molecule のコントラストを and える. Scattered intensity is a ratio of 2 times the intensity of excited light, normal ratio of scattered light generated by one photon, and high spatial decomposition energy is expected to increase the intensity. Metal ナノ fine particles によるHRS enhanced を実験's にconfirmation するために, イオン returned to the original によりsilver fine particles をproduced し, Crystal Violet, Malachite Green pigment molecules are adsorbed on the surface of microparticles, and HRS is used to detect pigments on the surface.このResults, において极めてstrong, いHRS, いhigh reproducibility, で観Observation, された, the agglomeration of fine particles.この强い Increase the strength of the joint part (ギャップ)のホットスポットによる Increase the strength of the であると卡えられる. Nono microparticles and metal probes on metal substrates.ップを Forming すれば, チップincreased type のHRS イメージングが実成できる.また, これと Parallel して, Metal の's own crystal growth により Metal チップを Production する method を New たに proposal し, Trial に take り group んだ.これまではカンチレバープローブをvacuum steaming method によりmetal コートしてmetal チップをていたが, one's own crystal growth, いれば, structure, サイズのcontrolling nature, なUPが's expectation, できる. Silver ナノcrystallization, Polyol method silver のナノキューブstructure とバイピラミッドstructure を productionし, p oly-ethylenimineでコートしたカンチレバープローブのチップ apex fixedした.この method を use いれば, HRS のincrease strength のUPにplus え, これまでのusually のラマン scattered やコヒーレントアンチーストークスラマン无码いたイメージングシステムのsensitivity upwardにもつながる.

项目成果

Coherent anti-Stokes Raman spectroscopy for nano-imaging with metallic nearfield probe

使用金属近场探针进行纳米成像的相干反斯托克斯拉曼光谱

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceeding of SPIE 5516
• 作者: Satoshi Kawata;Taro Ichimura;et al.
• 通讯作者: et al.

Nonlinear Raman nano-imaging using plasmons localized at a metallic tip

使用位于金属尖端的等离子体激元进行非线性拉曼纳米成像

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.SPIE 5928
• 作者: T.Ichimura;Y.Inouye
• 通讯作者: Y.Inouye

チップ増強型近接場ラマン散乱分光によるナノイメージング

使用尖端增强近场拉曼散射光谱进行纳米成像

• 发表时间: 2005
• 期刊: 表面科学 26
• 作者: 井上康志;市村垂生;渡邊裕幸;河田聡
• 通讯作者: 河田聡

近接場CARS顕微鏡によるDNA分子イメージング

使用近场 CARS 显微镜进行 DNA 分子成像

• 发表时间: 2006
• 期刊: レーザー研究 34
• 作者: 市村垂生;井上康志;河田 聡
• 通讯作者: 河田 聡

局在プラズモンをナノ光源とした近接場ナノラマン分光・イメージング

使用局域等离子体激元作为纳米光源的近场纳米拉曼光谱和成像

• 发表时间: 2005
• 期刊: レーザー加工学会誌 12
• 作者: 井上康志;矢野隆章;市村垂生;河田聡
• 通讯作者: 河田聡