2010 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロカンチレバープローブの非線形振幅制御と完全非接触ナノバイオセンシング
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22360096
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
藪野 浩司 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (60241791)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 雅治 独立行政法人産業技術総合研究所, 集積マイクロシステム研究センター, 主任研究員 (60344222)
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 生体試料観察 / 非綿形制御 / マイクロカンチレバー / 自励振動 / 振幅制御 / 分岐現象 / ホップ分岐 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、生体試料を生きたまま生理機能を乱さずに、ナノスケールの解像度で、リアルタイムに動画観察可能な、計測システムを開発することにある。すなわち、申請者がこれまで開発を続けてきた原子間力顕微鏡(AFM)用van der Pol型自励発振マイクロカンチレバープローブの発振原理をさらに発展させて、1MHzオーダーの高周波数応答とオングスロームオーダーの低振幅応答が可能な自励発振型マイクロカンチレバープローブを実現し、生体試料に対し完全非接触でダメージを与えずに液中観察可能な計測システムを開発する。2010年度は、低振幅定常自励発振が可能な制御法を構築し、さらに定常自励発振制御法構築のための試作装置を開発した。そして提案制御法により、振幅1nm以下すなわちオングストロームオーダーの大きさでマイクロカンチレバーが定常自励発振することを実験的に確認した。
一方、今後の液中観察においてはカンチレバーの挙動をより正確にシミュレートする必要がある。そこで、原子間力をレナードジョーンズポテンシャルから得られる力として近似した場合のマイクロカンチレバーの特性を理論的に考察した。すなわち、マイクロカンチレバーの運動方程式を導出し(非線形偏微分方程式)、多重尺度法を利用して、カンチレバーが自励発振した時の応答振幅の大きさ、カンチレバーを試料表面に近づけた場合の応答振動数と応答振幅の変化について、理論的な考察を行った。さらに、市販AFMを購入して改造を行い、その画像処理機能を利用した新たなFM-AFM装置の製作に取り掛かった。
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