| 序章 ナノオプティクス・ナノフォトニクスへの期待…河田聡 |
| 1 ナノの時代 1 |
| 2 スペクトロスコピーの役割 2 |
| 3 プラズモニクス 2 |
| 4 バイオテクノロジーとナノテクノロジーを繋ぐフォトンテクノロジー 3 |
| 第1章 ナノオプティクス・ナノフォトニクスの基礎 |
| 1 ナノ計測工学の基礎…梅田倫弘 7 |
| 1.1 はじめに 7 |
| 1.2 ナノ計測の特徴 7 |
| 1.3 各種プローブによるナノ計測 8 |
| 1.3.1 ナノ計測に必要なプローブ 8 |
| 1.3.2 走査型プローブ顕微鏡 9 |
| 1.4 走査型近接場光学顕微鏡 11 |
| 1.4.1 基本装置構成 11 |
| 1.4.2 近接場光学顕微鏡用プローブ 12 |
| 2 近接場光学の基礎…川田善正 14 |
| 2.1 界面のニアフィールドに存在する光－エバネッセント波－ 14 |
| 2.2 エバネッセント波の強度 16 |
| 2.3 微細構造によるエバネッセント波の発生 16 |
| 2.4 微小開口によるエバネッセント波の発生と微小スポットの形成 17 |
| 2.5 微細構造を利用した高分解能顕微鏡 18 |
| 3 光MEMSの基礎…羽根一博 20 |
| 3.1 はじめに 20 |
| 3.2 マイクロ光学ベンチ 20 |
| 3.3 フォトリソグラフィとマイクロマシニング 21 |
| 3.4 表面マイクロマシニング 22 |
| 3.5 バルクマイクロマシニング 23 |
| 3.6 マイクロアクチュエータ 25 |
| 4 プラズモニクスの基礎…河田聡 27 |
| 4.1 はじめに－100年前－ 27 |
| 4.2 フォトンと表面プラズモンの結合 27 |
| 4.3 表面プラズモン・センサー 29 |
| 4.4 表面増強ラマン散乱 29 |
| 4.5 金属針を用いた近接場顕微鏡 29 |
| 4.6 プラズモニック・デバイス 30 |
| 5 誘電体ナノ周期構造の基礎…菊田久雄 33 |
| 5.1 ナノ周期構造の光学的性質 33 |
| 5.2 光波結合方程式と固有モード波 33 |
| 5.3 1次元周期構造の分散面 36 |
| 5.4 構造複屈折の強さと波長依存 38 |
| 5.5 EMT 39 |
| 5.6 EMTと厳密解析との使い分け 41 |
| 6 フォトニック結晶の基礎…馬場俊彦 42 |
| 6.1 フォトニックバンドと期待される現象 42 |
| 6.2 作製法 43 |
| 6.3 ナノレーザ，ナノ共振器 44 |
| 6.4 VCSELとLED 44 |
| 6.5 ナノ導波路とスローライト 45 |
| 6.6 スーパープリズム光学系 46 |
| 7 カーボンナノチューブの光学理論…安藤恒也 49 |
| 7.1 はじめに 49 |
| 7.2 カーボンナノチューブの電子状態 49 |
| 7.2.1 2次元グラファイト 49 |
| 7.2.2 ナノチューブ 50 |
| 7.2.3 有効質量近似 51 |
| 7.3 光スペクトルと励起子効果 52 |
| 7.3.1 光の偏光と選択則 52 |
| 7.3.2 多体効果と励起子 54 |
| 7.4 おわりに 56 |
| 8 2光子吸収の基礎…渡辺敏行 58 |
| 8.1 2光子吸収とは 58 |
| 8.2 2光子吸収色素の分子設計 59 |
| 8.3 2光子吸収の応用 61 |
| 8.3.1 生体試料の観察 61 |
| 8.3.2 生体機能制御 62 |
| 8.3.3 三次元光メモリー 63 |
| 8.3.4 三次元光造形 63 |
| 8.4 おわりに 65 |
| 9 フェムト秒レーザーの基礎…藤田雅之 67 |
| 9.1 フェムト秒パルスの発生 67 |
| 9.1.1 フェムト秒パルスの作り方 67 |
| 9.1.2 発生できるパルス幅の目安：フーリエ限界パルス 69 |
| 9.1.3 フェムト秒パルスによる非線形現象 70 |
| 9.1.4 フェムト秒発振器の基本構成 70 |
| 9.1.5 なぜTi:Sapレーザーはレーザーで励起するのか？ 71 |
| 9.1.6 繰返し周波数は何で決まる？ 72 |
| 9.1.7 ファイバーからのフェムト秒パルス 72 |
| 9.2 フェムト秒パルスの増幅 72 |
| 9.2.1 チャープパルス増幅 72 |
| 9.2.2 再生増幅器 73 |
| 9.3 フェムト秒パルスを使う 74 |
| 9.3.1 分散によるパルスの伸び 74 |
| 9.3.2 集光強度から電界強度を求める 75 |
| 9.3.3 レーザーの電場で揺さぶられる電子 75 |
| 第2章 ナノオプティクス・ナノフォトニクスによる観察、検出、分析 |
| 1 近接場赤外分光…井上康志 79 |
| 1.1 はじめに 79 |
| 1.2 赤外分光法 79 |
| 1.3 近接場赤外顕微鏡 80 |
| 1.3.1 赤外近接場プローブ 80 |
| 1.3.2 装置構成 82 |
| 1.4 近接場赤外分光計測・イメージング 82 |
| 1.4.1 微小開口カンチレバー 82 |
| 1.4.2 DFGを光源とした近接場赤外顕微鏡 83 |
| 1.4.3 赤外自由電子レーザーを光源とした近接場赤外顕微鏡 84 |
| 1.5 おわりに 85 |
| 2 近接場光学顕微鏡による単一量子ドット分光斎木敏治 87 |
| 2.1 はじめに 87 |
| 2.2 半導体量子ドットについて 88 |
| 2.3 単一量子ドット分光 88 |
| 2.4 単一ドット分光のための近接場光学顕微鏡 89 |
| 2.5 単一量子ドット分光の実例 90 |
| 2.6 量子ドットの波動関数を見る 91 |
| 3 近接場ラマン分光…早澤紀彦、斎藤結花 95 |
| 3.1 金属プローブを用いた近接場ラマン分光 95 |
| 3.2 近接場ラマン顕微鏡とその偏光測定 96 |
| 3.2.1 高開口数対物レンズによる偏光測定 96 |
| 3.2.2 近接場プローブと偏光 97 |
| 3.2.3 単層カーボンナノチューブの近接場偏光測定 98 |
| 3.2.4 反射型近接場ラマン顕微鏡による歪みシリコンの物性評価 99 |
| 3.3 近接場非線形ラマン顕微鏡 100 |
| 3.4 おわりに 103 |
| 4 偏光近接場光学顕微鏡…梅田倫弘、西山達 104 |
| 4.1 はじめに 104 |
| 4.2 偏光と物質の相互作用 104 |
| 4.3 顕微鏡の基本原理 107 |
| 4.4 装置構成 108 |
| 4.5 観測例 109 |
| 4.5.1 ナノインデント圧痕の応力分布 109 |
| 4.5.2 AFMナノラビング 110 |
| 4.6 おわりに 111 |
| 5 近接場バイオイメージング…川田善正 113 |
| 5.1 はじめに 113 |
| 5.2 近接場光学顕微鏡 113 |
| 5.3 近接場露光技術を用いた高分解能顕微鏡 114 |
| 5.4 生きている生体試料の観察 117 |
| 5.5 おわりに 118 |
| 6 ナノパターンドメディア…松山剛 120 |
| 6.1 次々世代光記録技術へ要求 120 |
| 6.2 自己組織化によるナノパターンド近接場光メディアの形成 120 |
| 6.3 自己組織化技術を用いたナノドット構造の作製手順 121 |
| 6.4 実験結果と考察 122 |
| 6.4.1 ナノドット構造体の配列規則性のPS-P2VP濃度依存性 122 |
| 6.4.2 ナノドット構造体の密度のPS-P2VP分子量依存性 124 |
| 6.4.3 金属薄膜上におけるナノドット構造体の形成 124 |
| 6.4.4 金－ナノドットアレイ界面における表面プラズモンポラリトンの励起 125 |
| 6.5 おわりに 126 |
| 7 SIL（Solid Immersion Lens）光メモリ…上柳喜一 128 |
| 7.1 はじめに 128 |
| 7.2 SILの種類と原理 128 |
| 7.2.1 半球型SIL 129 |
| 7.2.2 超半球型SIL 129 |
| 7.3 SILの加工と加工・組み立て精度 131 |
| 7.4 SIM 132 |
| 7.5 SIL光メモリの開発の経緯 133 |
| 7.6 SIL光ディスク装置 134 |
| 8 ナノプラズモニック・ナノイメージング…加藤純一 137 |
| 8.1 はじめに 137 |
| 8.2 金属スラブのよる近接場イメージング 137 |
| 8.3 金属ナノロッドアレイによる近接場イメージング 141 |
| 8.4 おわりに 142 |
| 9 第2高調波顕微鏡…藤田克昌 144 |
| 9.1 はじめに 144 |
| 9.2 第2高調波発生 144 |
| 9.3 第2高調波顕微鏡 146 |
| 9.4 第2高調波顕微鏡による観察例 146 |
| 9.5 おわりに 148 |
| 10 高速AFM…安藤敏夫 150 |
| 10.1 はじめに 150 |
| 10.2 AFMのイメージング速度を決める因子 150 |
| 10.3 デバイスの開発 151 |
| 10.3.1 スキャナー 151 |
| 10.3.2 動的PID制御 152 |
| 10.3.3 微小カンチレバー 153 |
| 10.3.4 光・熱励振 154 |
| 10.4 バイオイメージング 154 |
| 11 バイオプローブを用いたイメージング法とチップ解析法…阿部洋、伊藤嘉浩 157 |
| 11.1 はじめに 157 |
| 11.2 バイオプローブによるイメージング法 158 |
| 11.2.1 蛍光性バイオプローブ概説 159 |
| 11.2.2 既法の問題点と今後の展望 161 |
| 11.3 バイオプローブによるチップ解析法 162 |
| 11.3.1 光固定化法 162 |
| 11.3.2 光固定化マイクロアレイと観察法 163 |
| 11.4 おわりに 163 |
| 第3章 ナノオプティクス・ナノフォトニクスによる駆動、制御 |
| 1 フォトクロミック液晶エラストマーによる光運動材料の開発…間宮純一、池田富樹 167 |
| 1.1 はじめに 167 |
| 1.2 フォトクロミック液晶高分子 167 |
| 1.3 フォトクロミック液晶エラストマー 168 |
| 1.4 フォトクロミック液晶エラストマーの光屈曲 170 |
| 1.5 おわりに 173 |
| 2 バイオナノマシンの運動計測と制御…樋口秀男、渡辺朋信 175 |
| 2.1 1分子生命科学の誕生 175 |
| 2.2 キネシン1分子のnmの位置とpNの力測定 175 |
| 2.3 紫外線を照射して精子鞭毛内ダイニン1分子の振動運動を開始させる 176 |
| 2.4 モータータンパク質の1分子化学反応を蛍光分子を用いて可視化する 178 |
| 2.5 蛍光粒子の運動を1nmの位置精度で測定する 179 |
| 2.6 おわりに 180 |
| 3 光マニピュレーション…杉浦忠男 182 |
| 3.1 はじめに 182 |
| 3.2 放射圧発生の原理 182 |
| 3.3 光ピンセットによる操作 183 |
| 3.3.1 誘導体粒子のマニピュレーション 183 |
| 3.3.2 金属粒子のマニピュレーション 184 |
| 3.3.3 光マニピュレーションによる回転操作 186 |
| 3.4 光マニピュレーションを用いた力計測 186 |
| 3.5 ナノ・オプティクスによる駆動、制御 188 |
| 4 液滴駆動…市村國宏 191 |
| 4.1 はじめに 191 |
| 4.2 濡れ性と液滴移動の原理 191 |
| 4.3 アゾベンゼン単分子膜の設計 192 |
| 4.4 アゾベンゼン単分子膜を用いる光照射による液体の移動 194 |
| 4.5 さまざまな光応答性表面 195 |
| 4.6 おわりに 195 |
| 第4章 ナノオプティクス・ナノフォトニクスによる加工、制御 |
| 1 近接場リソグラフィー…納谷昌之 201 |
| 1.1 はじめに 201 |
| 1.2 近接場リソグラフィーとその課題 202 |
| 1.2.1 近接場リソグラフィー 202 |
| 1.2.2 近接場リソグラフィーの課題 203 |
| 1.3 2層レジストを用いる高アスペクト比近接場光リソグラフィー 204 |
| 1.4 マスクから発生する近接場光分布特性の解析 205 |
| 1.5 おわりに 206 |
| 2 2光子造形…丸尾昭二 208 |
| 2.1 はじめに 208 |
| 2.2 2光子マイクロ光造形法 209 |
| 2.2.1 2光子吸収による光重合 209 |
| 2.2.2 造形装置とマイクロ立体構造の試作 210 |
| 2.2.3 マイクロ可動部品の作製 211 |
| 2.3 2光子マイクロ光造形法の応用 211 |
| 2.4 おわりに 212 |
| 3 レーザーナノプロセッシング…杉岡幸次 215 |
| 3.1 はじめに 215 |
| 3.2 アブレーション加工 215 |
| 3.3 デジタルエッチング 217 |
| 3.4 ナノインプリント 217 |
| 3.5 特殊光学装置の利用 218 |
| 3.6 多光子吸収の利用 219 |
| 3.7 ナノリップル構造の形成 221 |
| 3.8 おわりに 221 |
| 4 有機フォトニック結晶…三澤弘明 223 |
| 4.1 はじめに 223 |
| 4.2 3次元フォトニック結晶の構造と作製法 224 |
| 4.3 面心立方格子コロイド結晶の作製 225 |
| 4.4 集光フェムト秒レーザ加工によるフォトニック結晶の作製 227 |
| 4.5 おわりに 231 |
| 5 細胞のナノサージェリー…藤田克昌 234 |
| 5.1 はじめに 234 |
| 5.2 超短パルスレーザーによる細胞加工 234 |
| 5.3 細胞機能の制御 236 |
| 5.4 タンパク質の不活性化 237 |
| 5.5 おわりに 240 |
| 6 光マイクロセンサ…日暮栄治、澤田廉士 241 |
| 6.1 はじめに 241 |
| 6.2 変位センサ 241 |
| 6.3 変位センサを内蔵した光マイクロセンサ 245 |
| 6.4 生体情報計測用センサ 246 |
| 6.5 バイオ蛍光センサ 248 |
| 6.6 おわりに 250 |
| 7 MEMSプローブ…小野崇人 252 |
| 7.1 はじめに 252 |
| 7.2 開口型近接場光学プローブ 252 |
| 7.3 ハイブリッド型近接場光プローブ 254 |
| 7.4 ボータイ型近接場プローブ 256 |
| 7.5 MEMSプローブアレイ 257 |
| 8 力学的・化学的機能を有する生体組織集積化バイオMEMSの開発…森島圭祐 261 |
| 8.1 はじめに 261 |
| 8.2 心筋細胞駆動型バイオアクチュエータによるマイクロ構造物の駆動 261 |
| 8.2.1 心筋細胞駆動型ハイドロゲルマイクロピラーアクチュエータ 261 |
| 8.2.2 心筋細胞駆動型PDMSマイクロピラーアクチュエータ 262 |
| 8.3 心筋細胞駆動型マイクロポンプの開発 263 |
| 8.3.1 心筋細胞シート移植法の開発 263 |
| 8.3.2 心筋細胞シートによる流体駆動の実証 263 |
| 8.3.3 超微量型心筋マイクロポンプ機能の実証 264 |
| 8.4 今後の展開 264 |
| 9 MEMSデバイスと集積化…佐々木実 267 |
| 9.1 はじめに 267 |
| 9.2 外部光学系 267 |
| 9.3 機能の集積 268 |
| 9.4 数の集積 270 |
| 9.5 おわりに 271 |
| 10 フォトクロミック…深港豪、入江正浩 273 |
| 10.1 はじめに 273 |
| 10.2 近接場光記録 274 |
| 10.3 3次元光記録 275 |
| 10.4 フォトメカニカル効果 276 |
| 10.5 単一分子光メモリ 277 |
| 10.6 おわりに 279 |
| 11 導電性単一分子ワイヤ…坂口浩司 280 |
| 11.1 はじめに 280 |
| 11.2 電気化学エピタキシャル重合 280 |
| 11.2.1 モノマー・ヨウ素混合系 281 |
| 11.2.2 表面核埋込法 283 |
| 11.3 異種分子ワイヤの電気化学的接続 284 |
| 11.4 おわりに 285 |
| 12 メタマテリアル…田中拓男 286 |
| 12.1 はじめに 286 |
| 12.2 研究の動向 287 |
| 12.3 誘電率の制御方法 288 |
| 12.4 透磁率の制御 289 |
| 12.5 今後の展開 291 |
| 第5章 ナノオプティクス・ナノフォトニクスによる発光、通信 |
| 1 ナノフォトニックデバイス…大津元一、川添忠 297 |
| 1.1 はじめに 297 |
| 1.2 ナノフォトニック加工 298 |
| 1.3 ナノフォトニックデバイス 300 |
| 1.4 ナノフォトニックシステム 301 |
| 1.5 おわりに 302 |
| 2 負誘電体ナノ構造の熱輻射…高原淳一 305 |
| 2.1 共振器による自然放出の制御 305 |
| 2.2 熱輻射制御の原理 306 |
| 2.3 負誘電体微小共振器における熱輻射 307 |
| 2.4 負誘電体周期構造における熱輻射 309 |
| 2.5 応用 310 |
| 3 プラズモニック発光素子…岡本隆之 312 |
| 3.1 はじめに 312 |
| 3.2 プラズモニック結晶 312 |
| 3.3 プラズモニック結晶による蛍光増強 313 |
| 3.4 プラズモニック・バンドギャップ・レーザー 315 |
| 3.4.1 吸収損失の低減 315 |
| 3.4.2 輻射損失の低減 316 |
| 3.5 プラズモニック結晶の有機ELへの応用 318 |
| 3.6 おわりに 320 |
| 4 面発光半導体レーザ…小山二三夫 321 |
| 4.1 はじめに 321 |
| 4.2 発光材料と共振器形成技術 321 |
| 4.3 長波長帯面発光レーザ 322 |
| 4.4 波長集積・制御技術 323 |
| 4.5 金属ナノ構造面発光レーザと光近接場 324 |
| 4.6 おわりに 325 |
| 5 導波モード共鳴格子…菊田久雄 327 |
| 5.1 導波モード共鳴格子 327 |
| 5.2 格子構造と反射特性 329 |
| 5.3 導波モード共鳴格子の応用 332 |
| 5.4 共鳴波長の外部制御 332 |
| 5.5 格子作製における注意点 333 |
| 6 ナノ格子反射防止フィルタ…金森義明 335 |
| 6.1 はじめに 335 |
| 6.2 SWGを用いた反射防止構造の特性と応用 335 |
| 6.3 反射防止構造の光学設計 337 |
| 6.4 反射防止構造の製作技術 338 |
| 6.5 LEDへの応用 340 |
| 7 フォトニック結晶ファイバー…中沢正隆 343 |
| 7.1 はじめに 343 |
| 7.2 PCF（Photonic Crystal Fiber） 344 |
| 7.2.1 実効屈折率モデルによるPCFの評価 344 |
| 7.2.2 分散特性 345 |
| 7.3 PCFの作製と超短パルス伝搬特性 347 |
| 7.3.1 PCFの作製 347 |
| 7.3.2 偏波保存（複屈折）PCF 347 |
| 7.4 PBF（Pthonic Bandgap Fiber） 348 |
| 7.4.1 PBFの原理 348 |
| 7.4.2 低損失PBF 349 |
| 7.5 おわりに 350 |
| 序章 ナノオプティクス・ナノフォトニクスへの期待…河田聡 |
| 1 ナノの時代 1 |
| 2 スペクトロスコピーの役割 2 |
| 3 プラズモニクス 2 |
| 4 バイオテクノロジーとナノテクノロジーを繋ぐフォトンテクノロジー 3 |
| 第1章 ナノオプティクス・ナノフォトニクスの基礎 |
