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金属ナノ粒子におけるプラズモン光散乱の非線形特性解明とその光学機器への応用

金属纳米粒子等离激元光散射非线性特性的阐明及其在光学设备中的应用

基本信息

批准号：
15J01780
负责人：
桶谷亮介
金额：
$ 1.47万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、まず、非線形応答を用いた高解像顕微鏡法の検討を進めた。金属ナノ粒子の散乱光に見られる高次の非線形応答を利用することで、光学顕微鏡の結像特性を非線形に変化させ、超解像観察を行うことができる。しかし実用面では、非線形信号は微弱なため、信号量を増加することが必要である。本研究では、共焦点顕微鏡の光学系において、ピンホールと点検出器の代わりにCCDカメラを用いるイメージスキャニング顕微鏡法を非線形応答と組み合わせた。撮像した像を空間的に再配置することで、ピンホールと同様の空間分解能を維持したまま、取得する信号光を増加させることができる。結像特性を評価するため、光の干渉等を無視できるインコヒーレントな信号である蛍光を用いた。非線形応答として、蛍光の2光子励起を利用した。取得した像の信号対雑音比は、通常の共焦点像に比べ約1.3倍に改善した。さらなる空間分解能向上のために、対物レンズの瞳面に振幅マスクを用いた。瞳の外縁部と中心部のみを透過するリング形状をマスクに用い、３次元方向の空間分解能を向上した。2光子励起と蛍光の飽和の組み合わせによる４次の非線形応答を用い、マスクによって発生する副産物であるサイドローブを低減した。空間分解能は1.3倍に改善した。また、試料の深部100 umでも同様の改善を示した。開発した高解像顕微鏡法は非線形応答を利用していることから、金属ナノ粒子の散乱光イメージングにも応用が期待できる。金属ナノ粒子の非線形応答解明のため、従来の金ナノ粒子に加え、金ナノロッド及び銀ナノ粒子でも散乱光特性を測定した。吸収・散乱のプラズモン共鳴波長の違いから、散乱光の非線形応答が吸収の共鳴に起因することが示唆された。以上の成果を３本の論文にまとめ、学術誌に発表した。

This year's research on non-linear imaging using high-resolution micromirror technology has been carried out. Scattered light of metallic nanoparticles, high-order non-linear response, utilization of light Learn about the imaging characteristics of micromirrors, including non-linear imaging and super-resolution imaging. The reason for using the signal is that it is weak, for non-linear signals it is weak, and for signal volume it is necessary to increase the signal volume. This research is based on the optical system of the confocal micromirror and the point detector of the confocal micromirror. CD カメラを uses the non-linear micromirror method and the combination of the いるイメージスキャニング顕micromirror method. The rearrangement of the image space and the space of the photo space The decomposition can maintain the light and gain the signal light and increase the light. The imaging characteristics are as follows: できるインコヒーレントな signal and である蛍光を用いた. Non-linear irradiation and utilization of 2-photon excitation. The signal-to-sound ratio of the acquired image is about 1.3 times higher than that of the normal confocal image, which is an improvement.さらなるSpace decomposition can be done upのために、対物レンズのpupil surface にAMPLITUDE マスクを用いた. The outer part of the pupil and the central part of the pupil are separated by the shape of the pupil, and the spatial decomposition in the third-dimensional direction can be used upward. 2-photon excitation and saturation of light are combined with 4 times of non-linear response.い、マスクによって発生する BY-PRODUCT であるサイドローブをREDUCED した. Spatial decomposition can be improved by 1.3 times.また、The depth of 100 um in the sample is the same as the improvement of 様のshows した. The high-resolution micromirror method used in the development of non-linear imaging and the use of metal particles and scattered light are expected to be used. The measurement of scattered light characteristics of metal nanoparticles including non-linear detectors, gold nanoparticles, gold nanoparticles and silver nanoparticles. Absorption and scattering of the wavelength of the resonance, non-linear response of the scattered light, absorption of the resonance, and the cause of the resonance. The above results are summarized in three papers and academic journals.