2004 Fiscal Year Annual Research Report
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15204026
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
潮田 資勝 北陸先端科学技術大学院大学, 学長 (90176652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
目黒 和幸 北陸先端科学技術大学院大学, 理化学研究所・表面フォトダイナミクス研究チーム, フロンティア研究員 (00360652)
坂本 謙二 北陸先端科学技術大学院大学, 物質・材料研究機構・ナノマテリアル研究所, 主任研究員 (00222000)
水谷 五郎 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (30183958)
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| Keywords | 走査型トンネル顕微鏡 / ラマン散乱 / 表面プラズモン / 探電場増強ラマン散乱 / 光第二次高調波発生 / カーボンナノチューブ / 単一分子分光計測 / ナノワイヤ |
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| Research Abstract |
Au(111)基板上に分散吸着した単層カーボンナノチューブ(SWNT)の走査型トンネンル顕微鏡(STM)探針増強ラマン分光計測を行った。STM探針はAu線(φ0.4mm)を飽和食塩水で交流電解研磨して作製した。先端の曲率半径が小さいAu探針を作製するために2つの工夫を施した。一つは、電解研磨開始時の電解液のpHを塩酸を滴下することにより6.8に調整したことである(電界研磨終了時のpHは8.1)。これにより、先端曲率半径が60nm程度のAu探針が作製できた。また、電解研磨中の電解液の温度を20℃以下に保つことによって50nmの先端曲率半径をもつAu探針の作製に成功した。pH、温度調整を行わないと150nm程度の先端曲率半径をもつ探針しか得られなかった。このようにして作製したAu探針(先端曲率半径〜100nm)を用いてSWNTのSTM探針増強ラマン散乱を観測した。実験は超高真空中で試料と探針を79Kに冷却して行った。STM像観察により孤立したSWNTバンドルを見つけた後、その直上に探針を固定し、波長785nmのTi : Sapphireレーザー光(〜5mW)を試料-探針間隙に照射してラマンスペクトルを測定した。試料-探針問隔がトンネル領域にある場合のSWNTのG-band(〜1590cm^<-1>)のラマン散乱強度が、リトラクト領域(試料-探針間隔=9μm)にある場合に比べて約2.3倍増強されていることが観測され、金属探針の存在によるラマン散乱強度の増強が確認された。異なるAu探針で測定した場合、5.5倍の増強が観測された。
また探針に象徴されるナノ構造近傍の光電場の受ける強度変化を探るために、NaCl(110)ファセット面上の太さ40〜60nmのAuワイヤ列の光第二高調波を解析し、ワイヤ軸と垂直方向の反電場によってワイヤの内部電場が著しく弱められることを見出した。
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