単一ナノ構造の電子・光子・環境との局所的相互作用の理解

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750024
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 中嶋 健 理化学研究所, 局所時空間機能研究チーム, フロンティア研究員 (90301770)
• Keywords: 近接場光学顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / フォトルミネッセンス / 光照射 / 蛍光タンパク質 / 電子伝達系タンパク質 / キメラタンパク質 / 光電流

Research Abstract

本研究では、単一ナノ構造の物性を測定・理解しようとする試みとして研究代表者がこれまでに開発してきた透明電極膜/金属二重コーティング光ファイバープローブを有する複合型近接場光学/走査型トンネル顕微鏡(SNOM/STM)装置に、さらなる発展的改良を施し、単一ナノ構造「分光」に応用できるシステムを構築することを目論んだ。特に新規に購入した分光器を用いた「フォトルミネッセンス系への応用」と「局所的光励起による量子構造の電子状態遷移の観測を実現させるための、複合型SNOM/STM装置の光照射STMとしての応用」という二者について精力的に研究を行った。前者については新規購入した分光器と現有装置の結合を実現するための装置開発に時間を費やしたため、実験的結果を得るには至っていない。しかしながらセットアップはほぼ完了しており、次年度には実際の実験を行える状況になっていることを付記しておく。
後者についてはいくつかの実績を得た。そこでは試料として蛍光タンパク質(GFP)と電子伝達系タンパク質(チトクロムb562)の融合キメラタンパク質を用い、単一分子レベルの光電流発生現象の解明に際して、金属プローブを用いる通常のSTMとファーフィールド光学測定系を組み合わせた従来型光照射STMに対する感度面での数桁に及ぶ向上を達成した。本件については4つの国際会議(内1件は招待講演)、2つの国内会議、及び1つの特許出願という形で研究成果がある。また特許出願に絡んで、H14年末まで論文発表を差し控えていたが、その後2つの論文を投稿中である。

Research Products

• [Publications] Ken Nakajima, Volker Jacobsen, Yuichi Yamasaki, Jaegeun Noh, Daisuke Fujita, Masahiko Hara: "Hybrid Scanning Near-Field Optica-Tunneling Microscopy with Indium-Tin-Oxide/Au Coated Optical Fiber Probe"Jpn. J. Appl. Phys.. 41/7B. 4956 (2002)