非線形ナノ振動分光技術の開発研究

非线性纳米振动光谱技术研究与发展

基本信息

批准号：
17034034
负责人：
井上康志
金额：
$ 2.94万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

分子性ナノ結晶(アデニン:20x20x5nm^3)の近接場ラマンスペクトルにおいて特定のラマンバンドの強度、振動数が時間的に変動する、通常のラマン散乱あるいは表面増強ラマン散乱とは異なる非線形な現象を見出した。具体的には、無電解メッキ法によりチップ先端に銀コートした原子間力顕微鏡用カンチレバーをコンタクトモードで操作し、チップ先端をナノ結晶の一点に留めおき、10分間、スペクトルが変化する様子を連続的に観察した(観察波数領域:500〜1500cm^<-1>)。その結果、アデニン分子に帰属された多くのラマンバンドでそれらピーク強度が時間的に大きく変化していることを観察した。時系列的には、はじめ数個のピーク(728、1330cm^<-1>等)しか観察されなかったが(0〜50秒)、突然多くのピークが出現し(50〜80秒、250〜550秒)、そのほとんどが再び消失する(80〜250秒、550〜600秒)ことが繰り返して観察された。また、観察されたラマンバンドの多くで、ピーク振動数が最大で10cm^<-1>の幅で変動し、中にはピークが分裂する現象も観察することができた。これら現象は銀ナノチップ直下のアデニン分子の銀に対する吸着状態が熱ゆらぎなどの要因により時間変動しているためと考えられる。そこで、密度汎関数法を用いて入射電場に対する振動モードの解析を行い、実験結果と比較したところ、銀チップに化学的に吸着する分子の配向状態が近接場ラマンスペクトルに影響を与えることが示唆された。本手法を用いることで、ナノスケールで分子の識別を行えるだけではなく、分子の吸着状態をも高感度に観察できることが示された。また、金属チップ先端の金属原子と分子間の化学的吸着状態のダイナミクスを観察する手法を新たに考案し、観察システムの構築も行った。

我们发现一种非线性现象与普通的拉曼散射或表面增强的拉曼散射不同，其中特定拉曼带的强度和频率在近场拉曼分子纳米晶（腺嘌呤：20x20x5nm^3）中随时间变化。具体而言，通过电镀板在接触模式下操作覆盖在尖端上的原子力显微镜的悬臂，并将尖端保持在纳米晶体的一点点，并连续观察光谱10分钟（观察范围区域：500-1500 cm^<-1>）。结果，观察到，分配给腺嘌呤分子的许多拉曼条带随着时间的推移而变化显着变化。按时间顺序排列，最初观察到只有几个峰（728，1330 cm^<-1>等）（0-50秒），但突然出现了许多峰（50-80秒，250-550秒），其中大多数再次消失（80-250 sec，550-600 sec）。此外，还可以观察到，在许多观察到的拉曼带中，峰值频率最大宽度为10 cm^<-1>宽度，并且在某些情况下，峰分裂。这种现象被认为是因为由于诸如热波动之类的因素，纳米芯在银色纳米芯上的吸附状态直接在银色下降到银波动。因此，使用密度功能方法对入射电场进行振动模式的分析，并与实验结果进行了比较，表明分子的方向状态化学吸附在银芯片上会影响近场拉曼光谱。使用这种方法，已经表明，不仅可以在纳米级上鉴定分子，而且还可以观察具有高灵敏度的分子的吸附状态。我们还设计了一种新方法，以观察金属原子和金属尖端尖端分子之间化学吸附状态的动力学，并构建一个观察系统。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Advances in Nano-Optics and Nano-Photonics : Tip Enhancement ( Satoshi Kawata and Vladimir M. Shalaev (Eds.))

纳米光学和纳米光子学的进展：尖端增强（Satoshi Kawata 和 Vladimir M. Shalaev（编辑））

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasushi Inouye;Prabhat Verma;Taro Ichimura;Satoshi Kawata(分担執筆)
通讯作者：
Satoshi Kawata(分担執筆)

Automatic pulse duration control of picosecond laser using two photon absorption detector

使用双光子吸收探测器自动控制皮秒激光器的脉冲持续时间

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Jpn.J.Appl.Phys. 44
影响因子：
0
作者：
M.Hashimoto;T.Asada;T.Araki;Y.Inouye;S.Kawata
通讯作者：
S.Kawata

Tip-enhanced near-field CARS microscopy for molecular nano-imaging

DOI：
10.1117/12.596664
发表时间：
2005-01-01
期刊：
MULTIPHOTON MICROSCOPY IN THE BIOMEDICAL SCIENCES V
影响因子：
0
作者：
Kawata, S;Ichimura, T;Inouye, Y
通讯作者：
Inouye, Y

非線形光学による生体分子イメージング

使用非线性光学的生物分子成像

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
オプトロニクス 25
影响因子：
0
作者：
藤田克昌;井上康志
通讯作者：
井上康志

Polarization measurements in tip-enhanced Raman spectroscopy applied to single-walled carbon nanotubes

DOI：
10.1016/j.cplett.2005.05.003
发表时间：
2005-07
期刊：
Chemical Physics Letters
影响因子：
2.8
作者：
Y. Saito;N. Hayazawa;H. Kataura;Toshiyuki Murakami;K. Tsukagoshi;Y. Inouye;S. Kawata
通讯作者：
Y. Saito;N. Hayazawa;H. Kataura;Toshiyuki Murakami;K. Tsukagoshi;Y. Inouye;S. Kawata