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近接場光のセンシング・イメージング技術への応用    
―最新のバイオ・化学・デバイス分野への展開―
Application of Near Field Optics to Sensing Imaging Technology
[コードNo.2010T773]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 民谷栄一朝日剛
■体裁/ B5判 253ページ
■発行/ 2010年12月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 70,200円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0303-1

 
★近接場光を用いた最新のセンシング・イメージング技術を詳述!
★最も注目される【化学・デバイス分野】と【バイオテクノロジー分野】を網羅した一冊!

刊行にあたって

 ナノメートルサイズの物質構造に光を当てると、その表面にとどまって遠くへ伝搬しない光、近接場光が発生する。また、屈折率の異なる媒体の平坦な境界面においても、特殊な界面ではエバネッセント波と呼ばれる界面に沿って進む光が生まれる。これら特殊な光は表面・界面のナノメートル空間に局在した光であり、それを使うことによって光の回折限界を超えたナノメートル空間分解能の光計測が可能となる。
 今日では、一分子計測や材料評価、光分子デバイスの開発さらには光ナノ加工、光エネルギー変換といった化学・材料分野の研究、また、化学・バイオセンサーや細胞・生体イメージングなど環境、バイオ計測分野へと、その応用分野が大きく広がりつつある。こうした背景のもと本書では、近接場光あるいはエバネッセント光を利用したセンシングやイメージング技術について、その基礎からのバイオ・化学・デバイス分野への応用まで、各方面の先鋭の専門家に、最新の研究成果と関連した話題を分かりやすく執筆いただき、一冊の本としてまとめた。本書の内容が読者の関心や疑問に応えることができ、有効に活用していただければ幸いである。
(「はじめに」より抜粋)
2010年12月  朝日 剛、民谷栄一

キーワード

近接場光/エバネッセント光/プラズモン/光学顕微鏡/ラマン分光/MEMS/光学バイオセンサー

執筆者一覧

川田善正静岡大学 工学部 機械工学科 教授
朝日剛愛媛大学 大学院理工学研究科 教授
梅田倫弘東京農工大学 大学院工学研究院 教授
斎木敏治慶應義塾大学 理工学部 電子工学科 教授
小野崇人東北大学 大学院工学研究科 教授
遠藤達郎東京工業大学 大学院総合理工学研究科 メカノマイクロ工学専攻 助教
鈴木正康富山大学 大学院理工学研究部 教授
齊藤結花大阪大学 工学研究科 フロンティア研究センター 特任講師
青木裕之京都大学 先端医工学研究ユニット 特定准教授
伊藤治彦東京工業大学 大学院総合理工学研究科 物理電子システム創造専攻 准教授
羽根一博東北大学 大学院工学研究科 ナノメカニクス専攻 教授
八木一三技術研究組合FC−Cubic 研究グループ長;(独)産業技術総合研究所 招聘研究員
上野貢生北海道大学 電子科学研究所 准教授
三澤弘明北海道大学 電子科学研究所 所長、教授
吉川裕之大阪大学 工学研究科 精密科学・応用物理学専攻 助教
齋藤隆雄(株)さいとう技術研究所 代表取締役社長
辰巳仁史名古屋大学 大学院医学系研究科 細胞生物物理学、イメージング生理学 准教授
寺川進浜松医科大学 光量子医学研究センター 教授
荒木勉大阪大学 大学院基礎工学研究科 教授
山中啓一郎大阪大学 大学院工学研究科 特任研究員
斉藤真人大阪大学 大学院工学研究科 助教
平山秀樹(独)理化学研究所 テラヘルツ量子素子研究チーム チームリーダー
門脇和男筑波大学 大学院数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻 教授
民谷栄一大阪大学 大学院工学研究科 精密科学・応用物理学専攻 教授

構成および内容

【基礎編】

第1章近接場光学の基礎と発生(川田善正、朝日剛)
1全反射によるエバネッセント波の発生
2エバネッセント波の振幅透過率・振幅反射率
3微細構造により生じるエバネッセント波
4微小開口によるエバネッセント波の発生
5表面プラズモン
5.1表面プラズモンの分散関係
5.2表面プラズモンの励起
5.3局在プラズモン
6アキシコンプリズムによるプラズモンの高効率励起
7まとめ
第2章走査プローブ顕微鏡(梅田倫弘)
1マイクロテクノロジーからナノテクノロジーへ
2STMの開発とAFMへの展開
2.1STMの要素
2.2AFMへの展開
3各種走査プローブ顕微鏡
4近接場光学顕微鏡
4.1基本装置構成
4.2近接場光学顕微鏡用プローブ
4.3複屈折近接場光学顕微鏡
5まとめ
第3章開口型プローブ顕微鏡(斎木敏治)
1はじめに
2微小開口の光学
3開口型NSOMの概略
4開口型光ファイバプローブ
4.1作製工程
4.2光透過効率
4.3空間分解能
5開口型NSOMの測定例
第4章MEMSプローブ(小野崇人)
1MEMS技術
2SPMプローブの作製と機能化、集積化技術
3近接場MEMSプローブ
第5章光導波路センサー(遠藤達郎)
1はじめに
2光導波路を用いたセンシングデバイス
2.1光導波路とは
2.2光導波路を用いたセンシング
3高分子光導波路バイオセンサー
3.1光導波路バイオセンサーを用いたDNAの検出
3.2高分子光導波路バイオセンサーの作製
3.3高分子光導波路バイオセンサーによるDNAの検出
4印刷によるフォトニクスデバイス製造技術「プリンタブルフォトニクス」
5おわりに
第6章SPRセンサ(鈴木正康)
1表面プラズモン共鳴(SPR)現象とSPRセンサ
2SPRセンサの構造
3SPRセンサの測定対象
3.1屈折率センサ
3.2ガスセンサ
3.3バイオセンサ
4種々のSPRセンサ
4.1Biacore™
4.2超小型SPRセンサ
4.3光ファイバ型SPRセンサ
4.4SPRイメージングセンサ
5おわりに
第7章深紫外光表面プラズモン(川田善正)
1はじめに―表面プラズモン―
2Kretschmann配置による表面プラズモンの励起
3アルミニウムの酸化による反射光強度の変化
4表面プラズモンを利用した光電子放出の増強
5アルミニウムの保護コーティングの検討
6まとめ
第8章近接場ラマン分光の基礎(齊藤結花)
1近接場ラマン分光の歴史
2近接場ラマン分光の実験方法
3近接場光学
3.1近接場光の数学的表記
3.2近接場光を利用したラマン分光
4光を増幅させるナノ構造
4.1ナノ・アンテナ
4.2ギャップモード
4.3イメージダイポール効果
4.4表面プラズモンの波長依存性
5近接場ラマン分光下での偏光測定
6ANSOMの実験例
第9章局在表面プラズモン蛍光増強の基礎(朝日剛)
1はじめに
2局在表面プラズモン共鳴と局在電場増強
3分子の光物理・化学初期過程と蛍光強度
4金属ナノ粒子による蛍光増強
4.1局在プラズモン共鳴効果
4.2蛍光消光
4.3蛍光強度の増強
5まとめ

【応用編 化学・デバイス分野】

第10章近接場光学顕微鏡による高分子材料の構造評価(青木裕之)
1はじめに
2薄膜中における高分子鎖のコンホメーション
3相分離構造中における高分子の構造
4おわりに
第11章近接場光を用いた原子の制御と検出(伊藤治彦)
1近接場光が原子におよぼす力
2原子の反射
3原子の偏向
4原子の検出
5原子ファネル
6スピンクラスター
第12章光MEMS(羽根一博)
1近接場光システムのためのMEMS技術
2フォトリソグラフィとマイクロマシニング
3立体的集積のための光学マイクロベンチ
4集積型近接場光プローブとマイクロマシニング
第13章界面反応計測(八木一三)
1はじめに
2表面増強赤外吸収分光(SEIRAS:surface enhanced infrared absorption spectroscopy)
3可視-赤外和周波発生振動分光法(VSFG:Vis-IR vibrational sum frequency generation spectroscopy)
4今後の展望
第14章プラズモン増強場を用いた光ナノ加工(上野貢生、三澤弘明)
1はじめに
2局在表面プラズモン共鳴による光電場増強
3ナノギャップ金構造を有するフォトマスクの作製
4ナノギャップ金2量体構造の光電場強度分布
5ナノギャップリソグラフィーの原理検証
6おわりに
第15章SERSを利用した化学・バイオセンシング(吉川裕之)
1はじめに
2SERSの増強メカニズム
3SERS活性を示すナノ材料
4SERSによる分子検出
5SERSによるバイオセンシング
6おわりに
第16章量子ドットプラズモン太陽電池(齋藤隆雄)
1背景
2MLDC法とCDC法
3量子ドットプラズモン太陽電池
4多波長への対応
5高効率化への道程
6まとめ

【応用編 バイオテクノロジー分野】

第17章近接場バイオイメージング(辰巳仁史)
1はじめに
2近接場光顕微鏡の位置づけ
3全反射型近接場蛍光顕微鏡
4全反射型近接場蛍光顕微鏡を基礎とする超解像光学顕微鏡
5全反射型近接場蛍光顕微鏡を組み込んだマルチ計測顕微鏡によるカルシウムイオン高速時間分解イメージング
第18章全反射照明での生物試料観察(寺川進)
1はじめに
2DNA
3タンパク
4培養細胞
4.1受容体とチャネル
4.2開口放出
4.3細胞内のシグナルタンパク
5脳標本
第19章生体光計測(荒木勉)
1はじめに
2近接場露光とAFMによる生体試料の観察
3SERSスペクトルによる細胞内生体分子の同定
4近接効果による生体計測
4.1FRET
4.2非線形光学顕微鏡
第20章局在プラズモン共鳴バイオデバイス(山中啓一郎、斉藤真人)
1はじめに
2リン脂質二重膜コア・シェル構造バイオチップによるメチリンのLSPR及び電気化学測定
3コア・シェル構造バイオチップによるオンチップリアルタイムPCR測定
4マイクロフロー型LSPRバイオデバイス
第21章殺菌・医療用途を目指した深紫外LED光源の開発(平山秀樹)
1はじめに
2AlGaN系紫外LED高効率化への問題点とアプローチ
3AlN結晶の高品質化と深紫外高効率発光の実現
4220-350nm帯AlGaN系深紫外LEDの実現
5まとめ
第22章テラヘルツ波の検査への応用(門脇和男)
1はじめに
2測定法
3環境汚染物質の同定
4生体物質への応用
5医療・診断への応用
6薬物の検査
7セキュリティ検査への応用
8美術品などの検査
9その他
第23章ナノ光学バイオセンサーの実用化の現状(民谷栄一)
1小型SPRセンサーの開発動向
2シリコン-窒化シリコンチップと反射干渉分光システムを用いたバイオセンシング
3局在表面プラズモンチップを用いたマルチバイオセンサーシステムの開発
4高感度イムノクロマト検出キットの開発



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