共鳴プラズモンプローブによる高分解能蛍光イメージング

使用共振等离子体探针进行高分辨率荧光成像

• 批准号: 08740257
• 负责人: 斎木 敏治
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Kanagawa Academy of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740257/
• 关键词: フォトン走査型トンネル顕微鏡; プラズモン; 蛍光; 光近接場

近接場光学顕微鏡を用い,色素ドープ微小球,ポリシラン分子,半導体量子ドットなどの高分解能発光観測をおこなった.特にプローブにおける微細光導波部の構造を大きく改良し,プラズモン効果による高い検出感度を達成した.化学エッチングにより先鋭化した光ファイバに遮光用の金属膜をほどこし,先端部に微小開口を設けたものをプローブとして利用した.先端近傍における励起光,信号光の伝達部は金属クラッド導波路とみなすことができる.このような構造に対し,導波モード解析をおこなうことにより,カットオフ径,金属による吸収係数を定量的に評価した.その結果,高い検出感度を得るという観点から,プラズモンモードが最も優れた伝搬特性をもつことが明らかとなった.プラズモンモードを効率的に励起し,しかも光損失の大きな領域を極力減らすため,エッチングによるプローブ形状の最適化をおこなった.光測定評価により,この光導波路中にプラズモンモードが励起されていること,および先端部までの光の伝達効率が大幅に改善されていることが確認された.上で作製した高効率プローブを近接場光学顕微鏡に組み込み,発光観測をおこない,以下の結果を得た.まず,直径100nmポリスチレン微小球中にドープされた色素分子からの発光を観測した.特に,検出蛍光強度に対するプローブと微小球との距離依存性から、球近傍の近接場の広がりを実験的にはじめて評価した.また,紫外領域にバンドギャップをもつポリシラン分子微小凝集構造の発光画像計測もこころみた.光照射による発光退色現象を避けるため,弱励起による高感度検出技術が効果的に生かされた.高密度InGaAs量子ドットにおける単一ドット近赤外スペクトル測定にも成功しており,波長の5分の1の分解能を達成した.

Near-field optical micromirrors are used in the detection of high resolution light from dye particles, molecules, and semiconductors. The structure of the micro optical waveguide is greatly improved, and the high sensitivity is achieved. The metal film used for shading was sharpened, and the small opening at the tip of the film was used. Near the tip, excitation light, signal light and transmission part of the metal waveguide. The absorption coefficient of the metal is quantitatively evaluated. As a result, the sensitivity of high detection is high, and the sensitivity of high detection is high. The maximum area of light loss due to the excitation of the light source is minimized, and the shape of the light source is optimized. The optical measurement evaluation shows that the optical transmission efficiency of the optical waveguide is greatly improved due to the excitation of the optical waveguide. The following results were obtained from the measurement of high efficiency laser beams and near-field optical micromirrors. The pigment molecules in the 100nm diameter microsphere were detected by light emission. In particular, the distance dependence of the light intensity on the surface of the ball and the microsphere, as well as the wide proximity field near the ball, are evaluated. In the ultraviolet field, the molecular microaggregate structure and the light emission image measurement method are used. Light irradiation, light fading phenomenon, weak excitation, high sensitivity detection technology and the results of production. High density InGaAs quantum dots were successfully measured at wavelengths of 5 minutes and 1 minute.

项目成果

Toshiharu Saiki: "Tailoring a high-transmission fiber probe for photon scanning tunneling microscope" Applied Physics Letters. 68,19. 2612-2614 (1996)

Toshiharu Saiki：“为光子扫描隧道显微镜定制高传输光纤探针”《应用物理快报》。

Toshiharu Saiki: "Determination of slant angle of p-n interface by multiwavelength near-field photocurrent measurement" Applied Physics Letters. 69,5. 644-646 (1996)

Toshiharu Saiki：“通过多波长近场光电流测量确定 p-n 界面的倾斜角”《应用物理快报》。

Toshiharu Saiki: "Direct observation of size-dependent features of the optical near field on a subwavelength spherical surface" Optics Letters. 21,9. 674-676 (1996)

Toshiharu Saiki：“直接观察亚波长球面上光学近场的尺寸相关特征”《光学快报》。