Laboratory for Scientific Instrumentation and Engineering
LaSIEとは? News
研究内容 メンバー
研究業績 セミナー
メンバー限定

Research topics in LaSIE - English -
私たちの研究グループでは、近接場光学や非線形光学を応用したナノフォトニクスという光の極限技術を開発しています。最先端のレーザー技術を駆使し、光の波長以下の分解能でナノ構造物の観察、分析、造形、制御を行います。


分子1つ1つを直接観察することを目指して、近接場ラマン顕微鏡を開発しています。金属プローブに誘起した局在プラズモンをナノ光源として分子を照明し、カーボンナノチューブやDNA塩基のラマンイメージングをナノスケールの空間分解能で行っています。最近では、試料に圧力を加えながらイメージングを行うことで、光学顕微鏡としては世界最高の4nmの空間分解能を実現しました。金ナノロッドの束でできたナノイメージング素子、表面プラズモンを用いたカラーホログラムの開発なども行っています。

T. Yano et al. Nature Commun. 4, 2592 (2013).
T. Yano et al. Nature Photon. 3, 473 (2009).
S. Kawata et al. Nature Photon. 3, 388 (2009).
S. Kawata et al. Nature Photon. 2, 438 (2008).
M. Ozaki et al. Science 332, 218 (2011).


波長が200nm-350nmの紫外光は1フォトンあたりのエネルギーが高く、試料分子との電子共鳴を利用した高感度分光測定や、太陽電池や光触媒等の光電子交換素子分野への幅広い応用が見込まれます。これら紫外光の有用な性質を制御し、増幅と空間局在性を高めた紫外プラズモニクス技術を開拓しています。

Y. Kumamoto et al. ACS Photon 1, 598 (2014).
M. Honda et al. Phys. Rev. Lett. 104, 061108 (2014).
A. Taguchi et al. Appl. Phys. Lett. 101, 081110 (2012).
Y. Kumamoto et al. J. Biomed. Opt. 17, 076001 (2012).
A. Taguchi et al. J. Raman Spectrosc. 40, 1324 (2009).


フェムト秒パルスレーザーを光硬化性樹脂中で集光すると、その焦点で2光子吸収が誘起されます。その焦点を任意に走査することで3次元的に複雑かつナノスケールの構造(加工分解能:100nm以下)を精度良く造形することができます。この技術を用いて作製した牛の構造物は世界最小の彫刻としてギネス登録されました。2光子加工法を用いて、ポリマー材料のナノスケールでの力学特性の解明、金属ナノ粒子やカーボンナノチューブを樹脂中に混ぜたポリマーナノコンポジットの開発を行っています。

S. Kawata et al. Nature 412, 697 (2001).
K. Masui et al. Opt. Express 19, 22786 (2011).
S. Nakanishi et al. J. Phys. Chem. B 112, 3587(2008).
S. Ushiba et al. Carbon 59, 283 (2013).
S. Ushiba et al. Adv. Mater. 26, 5653 (2014).


生体の機能を担うタンパク質、細胞内小器官の構造と動態をリアルタイム、ナノスケールかつ3次元で観察するため、蛍光分子の非線形応答を利用した超解像イメージングやラマン分光法を利用した無染色分子イメージングの技術を開発しています。また、高強度の超短パルスレーザー光を用いて細胞の収縮を引き起こす、世界初の光ペースメーカーの開発にも成功しています。

A. F. Palonpon et al. Nat. Protoc. 8, 677 (2013).
M. Okada et al. Proc. Natl. Acad. Sci. 109, 28 (2012).
J. Ando et al., Nano Lett. 11, 5344 (2011).
N. Smith et al. Opt. Express 16, 8604 (2008).


カーボンナノチューブ(CNT)は直径1nm、長さ数100nm〜数1000nmのグラファイトのチューブで、広いスペクトル領域で高い偏光特性を示します。私たちは、CNTを応用した偏光素子を開発しました。CNTをポリマー中で配向したフィルムを作製すると、紫外光から近赤外光に対して一様に90%以上の偏光度を示します。

S. Shoji et al. Phys. Rev. B 77, 153407 (2008).
T. Rodgers et al. Phys. Rev. Lett. 101, 127402 (2008).