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高効率二光子吸収材料の開発と応用

  • Development of Highly Efficient Two-Photon Absorption Materials and their Applications
★ 二光子吸収材料をまとめた日本初の専門技術書!
★ 二光子吸収の原理と材料設計,評価法を徹底解説!
★ 光メモリ,光造形,マイクロマシン,イメージング技術,細胞培養技術など多くの応用法を詳述!

商品コード: T0804

  • 監修: 渡辺敏行
  • 発行日: 2011年9月
  • 価格(税込): 64,800 円
  • 体裁: B5版,200ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0409-0

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  • フルオレン/ナフタレン/キサンテン/ポルフィリン/π共役系化合物/生体試料観察/生体機能制御/光線力学療法/3次元光メモリー/3次元光造形/フォトニック結晶/再生医療用細胞培養/マイクロマシン

刊行にあたって

 二光子吸収とは,同時に2個の光子が吸収されることによって,分子が励起され,高いエネルギー準位に遷移することを指す。通常,非常に低い確率で発生する現象であるが,レーザー光を収束させるなどの方法によって光子密度の大きな電磁波を作ると,光子が同時に吸収される状態が観測できるようになる。本書は,ここ10年で大きな進展があった二光子吸収材料に関する分子設計から応用に至るまでを網羅したものである。
 二光子吸収は非線形光学現象の一種であるため,材料設計の手法は原著論文を読んでもなかなか理解しにくいものがある。本書では構造-物性相関からスタートし,専門的な知識を有していない学生や研究者が読んでも, 二光子吸収材料の分子設計指針や,その応用がイメージできるように,なるべく平易に記したつもりである。二光子吸収の応用範囲は日々拡がっており,本書によって,二光子吸収の原理が理解できるだけでなく,新しい利用方法をインスパイヤーすることができたらならば幸いである。
(「巻頭言」より一部抜粋)

著者一覧

渡辺敏行   東京農工大学 大学院工学研究院 教授
鎌田賢司   (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 主任研究員
鈴木康孝   山口大学 大学院医学系研究科 日本学術振興会特別研究員PD
川俣 純   山口大学 大学院医学系研究科 教授
高橋倫子   東京大学 大学院医学系研究科 疾患生命工学センター 構造生理学 講師
河西春郎   東京大学 大学院医学系研究科 疾患生命工学センター 構造生理学 教授
山口祥一   (独)理化学研究所 田原分子分光研究室 専任研究員
細井晴子   東邦大学 理学部 講師
田原太平   (独)理化学研究所 田原分子分光研究室 主任研究員
川田善正   静岡大学 工学部 機械工学科 教授
山雄健史   京都工芸繊維大学 大学院工芸科学研究科 高分子機能工学部門 准教授
堀口嵩浩   京都大学 大学院工学研究科 電子工学専攻
上野貢生   北海道大学 電子科学研究所 准教授;(独)科学技術振興機構(さきがけ)
三澤弘明   北海道大学 電子科学研究所 所長,教授
丸尾昭二   横浜国立大学 大学院工学研究院 システムの創生部門 准教授
田中拓男   (独)理化学研究所 基幹研究所 田中メタマテリアル研究室 准主任研究員
古田寿昭   東邦大学 理学部 生物分子科学科 教授
小川和也   山梨大学 大学院医学工学総合研究部 准教授
宮坂 博   大阪大学 大学院基礎工学研究科 物質創成専攻 教授
石橋千英   愛媛大学 大学院理工学研究科 物質生命工学専攻 応用化学コース 助教

目次

【基礎分野】
第1章 光子吸収材料の分子設計 
1 はじめに
2 二光子吸収とは
3 二光子吸収材料の分子設計
4 二光子吸収を利用した光化学反応のための分子設計
5 二光子吸収用分子の応用
5.1 生体試料の観察
5.2 生体機能制御
5.3 光線力学療法
5.4 3次元光メモリー
5.5 3次元光造形
5.6 フォトニック結晶
5.7 再生医療
5.8 マイクロマシン
6 まとめ

第2章 二光子吸収材料の評価法
1 二光子誘起蛍光法およびZスキャン法 
1.1 二光子吸収断面積と二光子吸収係数
1.2 二光子誘起蛍光法
1.2.1 測定原理
1.2.2 光学配置
1.2.3 積分蛍光強度
1.2.4 蛍光量子収率
1.2.5 試料濃度
1.2.6 標準物質
1.2.7 励起光源
1.3 Zスキャン法
1.3.1 測定原理
1.3.2 入射光の空間強度分布
1.3.3 試料セル
1.3.4 光路長および試料濃度
1.3.5 スキャン範囲
1.3.6 測定光パワー
1.3.7 一光子吸収の影響
1.3.8 他の非線形吸収過程の影響

第3章 新規二光子吸収材料
1 高感度二光子吸収材料 
1.1 はじめに
1.2 直線π共役系化合物のD/A置換と交互対称性の破れ
1.3 共鳴増強
1.4 分岐型構造
1.5 大環状π共役化合物
1.6 開殻電子系
2 水溶性二光子吸収化合物 
2.1 はじめに
2.2 二光子蛍光イメージング
2.3 二光子光線力学治療
2.4 高効率水溶性二光子吸収化合物の例
2.4.1 フルオレン類
2.4.2 ナフタレン類
2.4.3 キサンテン類
2.4.4 ポルフィリン類
2.4.5 その他の化合物
2.5 おわりに

【応用分野】
第4章 イメージング・スペクトロスコピー
1 2光子励起によるインスリン分泌現象の可視化 
1.1 はじめに
1.2 インスリンの分泌
1.3 2光子励起画像法の特徴
1.4 インスリン開口放出現象の可視化
1.5 インスリン分泌の空間分布
1.6 融合細孔の動態解析
1.7 インスリン顆粒における融合細孔の安定性
1.8 分泌の様式
1.9 おわりに
2 二光子吸収材料の非線形光学スペクトル測定 
2.1 はじめに
2.2 原理
2.3 マルチプレックス二光子吸収(MTPA)分光法
2.4 ヘテロダイン検出電子和周波発生(HD-ESFG)分光法
2.5 おわりに

第5章 メモリー
1 2光子多層メモリ
1.1 はじめに
1.2 光メモリの記録密度の限界
1.3 集束レーザー光による非線形過程の誘起
1.4 フェムト秒レーザーによる2光子吸収
1.5 光メモリにおける2光子過程
1.6 フォトンモード記録媒体
1.7 粘着剤を用いた多層記録媒体
1.8 まとめ
2 有機ホウ素化合物の二光子吸収断裂過程
2.1 はじめに
2.2 有機ホウ素ポリマ材料
2.3 二光子吸収断裂による有機ホウ素ポリマの光学的性質の変化
2.3.1 吸光度変化の測定
2.3.2 屈折率変化の観測
2.3.3 表面状態の顕微鏡観察
2.4 ポンプ・プローブ測定による二光子吸収断面積の評価
2.5 おわりに
3 新方式光記録メモリー
3.1 はじめに
3.2 新方式光メモリー
3.2.1 酸発生型
3.2.2 二光子励起電子移動増感系
3.2.3 蛍光消光剤の機能失活型
3.3 おわりに

第6章 二光子励起による光造形
1 二光子励起による三次元光造形の原理 
1.1 緒言
1.2 二光子励起によるラジカル重合
1.3 二光子励起によるカチオン重合
1.3.1 重合開始剤の化学構造
1.3.2 二光子励起カチオン重合の動力学
1.4 まとめ
2 高効率な二光子励起を可能にする反応場の設計と作製 
2.1 はじめに
2.2 局在プラズモン共鳴に基づく光電場増強
2.3 金属ナノ構造による二光子反応場の創製
2.4 金ナノブロック構造の光学特性
2.5 金ナノ構造の局在プラズモンによる二光子発光
2.6 微弱な光による二光子重合反応
2.7 局所光化学反応を利用したナノ光リソグラフィー
2.8 おわりに
3 二光子励起により作製したマイクロマシン
3.1 まえがき
3.2 マイクロ可動部品の一括作製
3.3 光駆動マイクロポンプの開発
3.4 エバネッセント波駆動型マイクロマシンの開発
3.5 マイクロマシンの複製技術
3.6 まとめ
4 二光子励起重合による細胞培養足場の作製
4.1 はじめに
4.2 細胞外マトリックス
4.3 細胞培養足場の作製と評価
4.4 おわりに
5 二光子励起による金属微細加工とメタマテリアル作製への応用
5.1 はじめに
5.2 メタマテリアルの原理と金属構造体
5.3 光加工と3次元構造
5.4 二光子過程を利用した3次元分解能の獲得
5.5 二光子重合と金属コーティング
5.6 二光子還元法
5.7 おわりに

第7章 多光子励起による光化学反応制御
1 二光子励起で活性化可能なケージド化合物
1.1 はじめに
1.2 ケージド化合物とは
1.3 二光子励起の利点
1.4 ケージド化合物の活性化に用いる光の波長
1.5 ケージド化合物の二光子励起効率の測定法
1.6 二光子励起できるケージド化合物と細胞生物学への利用
1.6.1 Bhc基の開発と分子設計指針の提案
1.6.2 MNI基
1.6.3 o-ニトロベンジル基
1.7 今後の展開
2 ポルフィリン系材料による一重項酸素発生
2.1 はじめに
2.2 二光子励起による一重項酸素の発生と高効率化
2.3 一重項酸素の測定法
2.4 二光子PDTへの展開
2.4.1 初期の二光子PDTの研究
2.4.2 フェムト秒パルスを用いた二光子PDTの研究
2.4.3 大きな二光子吸収断面積を持つ光増感剤を用いた二光子PDTの研究
2.5 おわりに
3 フォトクロミック過程の多光子反応制御 
3.1 はじめに
3.2 フォトクロミズム
3.3 多光子フォトクロミック反応
3.4 二光子過程により生成した高位励起状態からの開環反応収率
3.5 可視多光子反応と紫外一光子反応
3.6 同時多光子吸収によるフォトクロミック反応の一波長可逆制御
3.7 今後の展開
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