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講座：01-3
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ナノフォトニクス
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河田 聡
大阪大学大学院 工学研究科
応用物理学専攻 教授
情報科学研究科情報数理学専攻 教授
理化学研究所ナノフォトニクス主任研究員
阪大フロンティア研究機構(FRC) 機構長
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| 第1講： |
現在開講中 [2時間] |
オンデマンドe-ラーニング 河田 聡 |
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| 第2講： |
現在開講中 [90分] |
オンデマンドe-ラーニング 大出孝博 |
| 第3講： |
現在開講中 [90分] |
オンデマンドe-ラーニング 橋本 守 |
| 第4講： |
現在開講中 [90分] |
オンデマンドe-ラーニング 井上康志 |
| 第5講： |
現在開講中 [90分] |
オンデマンドe-ラーニング 庄司 暁 |
| 第6講： |
現在開講中 [90分] |
オンデマンドe-ラーニング 藤田克昌 |
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従来のIT技術を支えてきた光技術では、光の持つ波動性により、光ディスクのさらなる高密度化・大容量化や、LSI製造技術である光リソグラフィー加工法のさらなる微細化の要求には応えることができない。その限界を超える技術が「ナノフォトニクス」である。
本講義では、この驚異の技術はどのように生まれてきたのか。そして今、この分野での世界最新の技術とはどのようなものかを伝える。
河田研究室で展開する近接場ナノ光学、光メモリ、多光子フォトファブリケーション、原子光学、フォトンフォース、バイオメディカル・フォトニクスなどナノとフォトンをテーマとした研究アプローチを紹介する。 |
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| ■第2講
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レーザー顕微鏡：回折理論と光技術 |
大出孝博 |
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一般的に顕微鏡の解像力は光の回折現象によって制限を受けるので、サブミクロン以下の解像力は得られないと信じられている。本講では先ず回折理論による顕微鏡の解像力限界について考え、解像力とは何を意味するのか、また何が解像力を制限するのかについて述べる。
次に一般の顕微鏡であっても、回折理論とは矛盾せずにナノスケール情報を得られることについて解説し、通常の顕微鏡が既にナノテクツールとして十分な機能を持っていることを認識するそして光走査顕微鏡では時空を切り離したことにより、種々の超解像テクニックが使えるようになり、ナノテクノロジーへのアプローチが容易になったことを伝える。
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| ・ |
顕微鏡イメージングの波動光学的解釈 |
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光の回折理論と顕微鏡の解像力限界 |
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ナノテクノロジーへのアプローチ・各種超解像 |
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光走査顕微鏡と超解像技術 |
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| ■第3講
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非線形分光： |
橋本 守 |
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最先端の分光イメージング |
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超短パルスレーザー光を高開口数を持つ対物レンズで絞り込むことによりその焦点付近のみで非線形光学現象を引き起こすことができ、回折限界で制限される従来の光学顕微鏡より空間分解能を向上させることが可能となる。またコヒーレントアンチストークスラマン散乱分光は、分子の振動を直接観測するため色素等による染色を必要とせず分子種を識別することができ、また非線形光学過程であるため、回折限界を越える空間分解能を達成することができる。本講義では、分光学の基本から非線形分光を特に振動分光を主にして解説し、その空間分解能や生体組織観察等への応用例を紹介する。
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紫外，可視分光，赤外・ラマン分光 |
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非線形光学と回折理論 |
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コヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡と生体試料観測への応用 |
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| ■第4講
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近接場光学： |
井上康志 |
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虚数のフォトンでナノを見る |
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ナノスケールに先鋭化された針に光を照射するとその先端にフォトンが閉じ込められる。
この閉じ込められたフォトンが近接場光で、その波長は空間を伝搬するフォトンの波長よりも短く、運動量は虚数化している。この近接場光を用いることで、レンズを用いた顕微鏡では超えることができなかったナノメートルの空間分解能が実現できる。
本講義では、近接場光学の基礎理論を解説し、さらに、私たちのグループが世界に先駆けて提唱した金属探針を用いた近接場顕微鏡とそれを用いたカーボンナノチューブ、DNA塩基分子の解析例を紹介する。虚数のフォトンが持つ、半導体からバイオの世界までの幅広い分野への応用の可能性を探求してみたい。
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| ・ |
虚数のフォトンの短波長性 |
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ナノ空間での光の閉じ込め |
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金属探針による局所電場増強効果 |
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近接場ラマン分光による分子のナノ観察 |
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| ■第5講
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非線形光学： |
庄司 暁 |
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フェムト秒レーザーでナノを書く |
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フェムト秒レーザーによる２光子吸収を用いると、３次元的にごく微小な任意の一点でのみ光反応を誘起することが可能である。これを応用すると、半導体プロセシングでは実現が困難な、３次元的に複雑な形状を持つナノ構造を自由自在に加工することができる。
本講義では、フェムト秒レーザーを用いた２光子光重合マイクロ／ナノ加工技術のこれまでの推移と現在の研究について概観する。また、フォトニック結晶をはじめとする様々なマイクロ光デバイスやマイクロ機械素子の作製例を紹介する。
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| ・ |
フェムト秒レーザーを用いた２光子光重合マイクロ／ナノ加工技術の原理 |
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２光子光重合反応の非線形特性と加工分解能 |
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マイクロデバイスの作製と光駆動 |
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| ■第6講
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バイオフォトニクス： |
藤田克昌 |
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最先端の光ナノバイオロジー
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光は、生体を生きたまま観察するための最適なプローブとして、長年用いられてきた。
ここにきて、光学顕微鏡は、近年のレーザー技術の発展とともに、その活躍の場をミクロの世界からナノの世界へ広げようとしている。また、近年では、観察のみならず、生体の加工や刺激さえも光を用いて行うことが可能となった。
本講義では、特に医学・生物学分野において役立つ、光を用いた様々なナノテクノロジーの基礎と応用例を紹介する。
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レーザー顕微鏡の高分解能化 |
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生体機能の可視化技術 |
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レーザーを用いた細胞の加工/刺激技術 |
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