走査プローブ顕微鏡によるナノ界面の空間・時間レーザー分光とナノ加工・操作の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13305059
• Research Institution: Kwansei Gakuin University
• Principal Investigator: 玉井 尚登 関西学院大学, 理学部, 教授 (60163664)
• Keywords: ニアフィールド走査プローブ顕微鏡 / フェムト秒分光 / カンチレバー型SNOM / 色素会合体 / ニアフィールドSHG分光 / ナノ界面

Research Abstract

ニアフィールド走査プローブ顕微鏡(SNOM)を時間分解蛍光だけでなく,蛍光量子収率の非常に小さな系にも適用可能な時間分解吸収SNOMへと展開するシステム作製や,多機能型SNOMの開発と応用を目指した研究を行った。また,ピコ秒ではあるが,SNOMを用いた励起エネルギー移動の距離依存性を解析するシステムも作製した。
1.カンチレバー型SNOMを用いたナノ界面分光システムの作製 分散の非常に少ない開口型カンチレバーは,局所領域のフェムト秒分光に適している。これを用いて,SNOM透過像,蛍光像および時間分解蛍光分光が可能なシステムを作製すると共に,トポ像だけではわからないペリレン微結晶などの内部の不均一性を明らかにした。また,コンタクトモードに比べ,ノンコンタクトモードが有機薄膜等の測定に有利であり,このモードで非線形結晶等のニアフィールドSHG分光が可能なシステムを作製した。これを用いて有機のNMA微結晶に適用し,共焦点顕微SHG分光では得られなかった,微結晶内部のSHG不均一性を解明した。さらに,フェムト秒SHGおよび2光子励起を含めた非線形ポンプ-プローブ走査プローブ顕微分光システムを作製中である。またこのシステムを用いて,ナノ界面のピコ秒蛍光寿命を単一光子計数法で解析可能なシステムとした。
2.ナノ界面分光の為の配向試料作製 オキサシアニン系色素を用いると,条件によりファイバー状構造が形成される。これに電場をかけると,ファイバーが配向しお互いに直角に交差する網目構造が生成すること,またこの網目構造中においてはH-会合体の割合が電場をかけない場合に比べて増加する事を見いだした。一方,J-会合体が主に生成するチアシアニン系色素では電場による配向効果は観測されず,オキサシアニン系色素と対照的であり,分子間相互作用が電場配向に重要である事を明らかにした。

Research Products

• [Publications] N.Tamai, T.Nomoto, F.Tanaka, Y.Hirota, T.Okuda: "Solvation Dynamics of the Excited 1,2-(p-Cyano-p'-Meflooxydiphenyl)-Ethyne"J. Phys. Chem. A. 106. 2164-2172 (2002)
• [Publications] M.Irie, T.Fukaminato, T.Sasaki, N.Tamai, T.Kawai: "A Digital Fluorescent Molecular Photoswitch"Nature. 420. 759-760 (2002)