プラズモンによる蛍光増強を用いた電子線励起超解像顕微鏡
Project/Area Number |
22K04965
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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Research Institution | Shizuoka University |
Principal Investigator |
居波 渉 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30542815)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 篤史 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (20435639)
中村 篤志 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (50402243)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 超解像顕微鏡 / 蛍光薄膜 / 酸化亜鉛 / プラズモン増強 |
Outline of Research at the Start |
本研究では、電子線励起超解像光学顕微鏡で用いる蛍光薄膜の発光をプラズモンで増強し、高い空間分解能を維持したまま動画観察の速度を向上させることである。これまでの電子線励起超解像光学顕微鏡では、高分解能な画像が得られたが、データの取得に時間がかかり、動く試料の動画観察はできなかった。そこで、蛍光薄膜の発光をプラズモンで増強する。金属ナノ粒子の材質、サイズ、粒子密度、コーティングもしくはスペーサー層、塗布方法について検討し、高い発光強度を持つ蛍光薄膜を実現する。
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Outline of Annual Research Achievements |
ALD法を用いて積層数を変えたAl2O3/ZnO/Al2O3構造を有する蛍光薄膜を作製し、それらを表面粗さや蛍光強度で評価した。SiN薄膜上にAl2O3(10 nm)/ZnO(100 nm)/Al2O3(20 nm)のZnO単層蛍光薄膜を成膜した。また、Al2O3(10 nm)/ZnO(10 nm)を6層積層し、表面にAl2O3(10 nm)を成膜した積層型蛍光薄膜を作製した。作製した蛍光薄膜に電子線を照射し、その発光強度を比較した。その結果、Al2O3(10 nm)/ZnO(100 nm)/Al2O3(20 nm)蛍光薄膜の発光強度が2倍程度高かった。これは、ZnOの膜厚の合計が、ZnO単層蛍光薄膜が100 nm、積層型蛍光薄膜が60 nmであったためだと考えられる。また、積層型蛍光薄膜では、Al2O3とZnO界面で反射が起こるため、光強度が減少する。次に、表面粗さについて評価した。表面粗さRMSは、ZnO単層蛍光薄膜で1.9 nm、積層型蛍光薄膜で0.5 nmであった。Al2O3の導入により、RMSが向上し、発光の空間的な均一性も向上した。次に、Al2O3/ZnO/Al2O3のZnO単層蛍光薄膜においてZnO層の膜厚とを変えて、RMSと空間分解能を評価した。また、SiN基板の表面もしくは裏面のどちらか一方にZnO単層蛍光薄膜を成膜した蛍光薄膜を用意した。ZnO層の膜厚が大きくなると、RMSは大きくなることが分かった。ZnO層が30 nmから110 nmに増加すると、RMSは1.4 nmから2.6に線形に増加した。また、空間分解能の評価を行なった。その評価にはDerivative method (DR 法)を用いた。その結果、ZnO層の膜厚が薄くなると空間分解能は向上した。ZnO層が110 nmから30 nmに増加すると、分解能は120 nm程度向上した。ZnO単層蛍光薄膜をSiN基板の裏面に成膜した方が、分解能が良いことが分かった。裏面に成膜した方が入射電子線の散乱を抑えることができるため、表面に成膜するより裏面に成膜した方が、分解能が良いと考えられる。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
金属ナノ粒子層の作製条件の検討が遅れている。
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Strategy for Future Research Activity |
金属ナノ粒子層の作製条件の検討を行い、最適な条件を求める。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)