2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of the mechanism of the single atom observation with near-field optical microscopy using the force detection
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15K13382
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
李 艶君 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50379137)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 近接場光学顕微鏡 / 超高感度化 / 超高分解能化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、前年度に引き続き、まず、近接場光を力として高感度・高分解能に測定するため、近接場光学顕微鏡の様々な構成要素の低ノイズ化を実現した。特に、カンチレバーの変位を検出する光ファイバ干渉計で問題となっていた光源の揺らぎを除去するための回路の改良を行い、低ノイズ化を実現した。また、バックグランド光を低減するための光照射系の改良を行った。
次に、物質表面の構造と局在する近接場光の強度分布を原子スケールで高感度・高分解能に観察できることを実証した。具体的には、試料表面として、原子的に平坦なアルファ・サファイア表面を取り上げ、また、探針としては、シリコン探針を取り上げ、光起電力を力に変換し、サファイア表面に局在する近接場光の強度分布を原子レベルで測定した。なお、この観察には、原子レベルで清浄で平坦なサファイアの(0001)表面を用いる必要があるが、バルクのサファイアを超高真空中で加熱・清浄化することにより準備した。測定の結果、サファイア表面のアルミニウム原子（Al）が近接場光像の輝点として観察された。また、近接場光強度のシリコン探針・アルミニウム原子間の距離依存性を測定し、極めて短距離的に減衰する近接場光を検出することに成功した。なお、このように短距離的な近接場光を原子レベルで測定することに成功したのは、本研究が初めてである。これらの結果は、近接場光の画像化機構として、アルミニウム原子の分極率が強く影響していることを示唆している。
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