2000 Fiscal Year Annual Research Report

ナノメートル領域におけるレーザー誘起物質移動制御法の開発

Research Project

Project/Area Number	11355035
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	福村裕史東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50208980)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	深澤憲正川村理化学研究所, 研究職朴鐘震川村理化学研究所, 研究室長(研究職) (90135658) 畑中耕治東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90312545)
Keywords	走査型プローブ顕微鏡 / フェムト秒レーザー / レーザー分子注入 / パルスX線 / 高分子 / 蛍光 / アントラセン誘導体
Research Abstract	昨年度に引き続き、マイクロピペットを用いる位置選択的レーザー誘起物質移動法について検討した。この手法により作製できる最小の蛍光分子の注入領域は500ナノメートル程度であることが、各種走査型プローブ顕微鏡を用いることにより実験的に明かとなった。分子動力学を用いたシミュレーションにおいても、パルスレーザー励起によって高運動エネルギーを有する分子がジェット状にピペット先端から噴出し、固体表面を移動することが示された。さらに再現性が高く簡便な手法を開発するため、光学顕微鏡下で大きな開口角を有する対物レンズを用い、レーザー光を集光して物質移動の誘起を試みた。この結果、4マイクロメートル程度の高分子表面領域に、極めて再現性良くクマリン誘導体が注入できることが確認された。今後、移動分子、高分子の種類、レーザー光のパルス幅、エネルギー、波長などのパラメーターを変えて、さらに微小な領域への注入を検討する。将来のナノ領域における加工を実現するために、パルスX線と物質との相互作用の研究も行った。光励起型X線管をもちいることにより、パルス幅20ピコ秒、波長0.1ナノメートル程度のX線の発生に成功し、これを用いてアントラセン誘導体微結晶からの蛍光の時間分解測定を行った。この結果、X線励起により発生する電子は一般に高エネルギーであり、炭化水素からなる有機結晶では寿命が数10ピコ秒と長く、電子の拡散領域は数10ナノメートル程度に達することが明かとなった。臭素などの重原子を含む場合には、生成電子の拡散領域は極めて小さくなるものと考えられる。走査型トンネル顕微鏡を用いて、トンネル電流励起による発光測定も行った。この結果、1ナノメートル程度の探針-基板間距離の時に、有機溶媒中にイオン性化合物が存在すると、電子なだれ現象に起因すると考えられる白色発光が現れることが明かとなった。このメカニズムの詳細については、現在検討中である。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] T.Mito: "Photoprimary processes and nanometer-nanosecond morphological dynamics of polymer films studied by pump and probe measurement"J.Photoscience. 6. 109-115 (2000)
[Publications] Y.Hosokawa: "Femtosecond laser ablation dynamics of amorphous film of a substituted Cu-phthalocyanine"Appled.Surface.Science. 154-155. 192-195 (2000)
[Publications] H.Jonathan: "Sub-Micrometer Photochromic Patterns using Laser Induced Molecular Implantation Techniques (LIMIT)"Molecular Crystals And Liquid Crystals. 345. 299-304 (2000)
[Publications] T.Masubuchi: "Nanometer-Nanosecond Oscillatory Expansion and Contraction Behavior of Polymer Films Induced by 248nm Excimer Laser Excitation"CHEMPHYSCHEM. 3. 137-139 (2000)
[Publications] T.Masubuchi: "Laser-induced nanometer-nanosecond expansion and contraction dynamics of PMMA film studid by time-resolved interferometetry"Journal of Physics Chemical B. (in print).
[Publications] M.Kishimoto: "Microscopic Laser Patterning of Functional Organic Molecules"Advanced Materials. (in print).

2000 Fiscal Year Annual Research Report

ナノメートル領域におけるレーザー誘起物質移動制御法の開発

Principal Investigator

福村 裕史 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50208980)

Research Products

[Publications] T.Mito: "Photoprimary processes and nanometer-nanosecond morphological dynamics of polymer films studied by pump and probe measurement"J.Photoscience. 6. 109-115 (2000)

[Publications] Y.Hosokawa: "Femtosecond laser ablation dynamics of amorphous film of a substituted Cu-phthalocyanine"Appled.Surface.Science. 154-155. 192-195 (2000)

[Publications] H.Jonathan: "Sub-Micrometer Photochromic Patterns using Laser Induced Molecular Implantation Techniques (LIMIT)"Molecular Crystals And Liquid Crystals. 345. 299-304 (2000)

[Publications] T.Masubuchi: "Nanometer-Nanosecond Oscillatory Expansion and Contraction Behavior of Polymer Films Induced by 248nm Excimer Laser Excitation"CHEMPHYSCHEM. 3. 137-139 (2000)

[Publications] T.Masubuchi: "Laser-induced nanometer-nanosecond expansion and contraction dynamics of PMMA film studid by time-resolved interferometetry"Journal of Physics Chemical B. (in print).

[Publications] M.Kishimoto: "Microscopic Laser Patterning of Functional Organic Molecules"Advanced Materials. (in print).

福村裕史東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50208980)