[SHG: second harmonic generation]

光第2次高調波発生イメージング。第二次高調波発生。
二光子励起顕微鏡の応用で2次の非線形光学効果の一。
SHG材料で生じる。
2個の光子が2倍の振動数をもつ1個の光子に変換される現象。

【原理】

　・媒質に入射した基本光の2倍の周波数のSHG光が発生
　　　　媒質が反転中心を持つときには起こらない
　　　　　　一般的な固体や液体ではSHGは起こらない
　・物質が反転中心を持たない多くの場合
　　　　その物質は分極を有する
　　　　分極反転させた強誘電体や分極処理された高分子等で生じる
　・本質的に反転中心を欠く表面近傍の評価方法
　・SHGでは基板や空気の影響を受けない
　　　　分子が体積している基板は一般に反転中心を持たないため
　・非線形感受率の反対符号を検出
　　　　ローカルオシレータと試料から発生するSHG光を干渉させる
　　　　ローカルオシレータと試料の光学距離を変化
　　　　基本光・SHG光に対する空気中屈折率の違い（0.0005程度）
　　　　　　これを利用して干渉フリンジを得る
　　　　　　既知の配向を持つ単分子膜の干渉フリンジと比較

【応用】

　◆膜電位計測
　　　FM4-64色素投与
　　　950nmのフェムト秒レーザ照射
　　　透過検出器で475nmのSHGシグナルを検出
　　　　・空間解像度<1um
　　　　・point scanで時間解像度=1ms
　　　　・S/N比 1%/10mV
　　　発生する光強度が分子配向の状態に依存
　　　　　瞬間的なレーザー光の強度の2乗に比例
　　　微小金粒子（直径80, 150nm）を神経細胞に付着
　　　　　脱分極で向上した配向を計測
　　　　　銀粒子でも可能
　　　膜電位は神経細胞の膜に電子的な配向を発生
　◆研究者
　　　塗谷睦生、安井正人
　　　Mechanisms of membrane potential sensing with second-harmonic generation microscopy
　　　Imaging membrane potential in dendritic spines; Second harmonic imaging of membrane potential of neurons with retinal
　　　Second-harmonic generation imaging of membrane potential with photon counting; Second harmonic generation in neurons: electro-optic mechanism of membrane potential sensitivity
　　　Nonlinear optical potentiometric dyes optimized for imaging with 1064-nm light