2011 Fiscal Year Research-status Report
近接場振動シュタルク分光法を用いたナノスケール分子機能制御
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23760051
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
矢野 隆章 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (90600651)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | プラズモニクス / 探針増強ラマン散乱分光 / 振動シュタルク効果 / 近接場光学顕微鏡 |
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| Research Abstract |
金属探針先端下で振動シュタルク効果を局所誘起することが重要であるため、本年度はコンダクティング原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope: AFM)を用いた近接場振動シュタルク分光システムを最優先で開発した。レーザー光をコンダクティングAFMヘッドの斜め上方から高スループットで入射・検出する光学系を新規設計・構築し、不透明基板の測定が可能な近接場分光システムを開発した。 さらに、金属探針の熱ドリフトを光学的に自動補正する機構を開発し、サブナノメートルスケールの測定精度を実現した。金属探針にレーザーを集光したときのレーリー散乱光成分を、エッジフィルターによってラマン散乱光と分離し、四分割フォトダイオードの中心に集光した。探針位置が試料面内で変化すると受光面内での集光位置が変化するため、四分割フォトダイオードの差分信号を測定することによって 探針位置の変位を検出した。この変位量をカンチレバーの面内方向のピエゾスキャナにフィードバックし、探針の位置ずれを実時間でその場補正する機構を開発した。これにより1時間以上におよぶ長時間測定が可能となり、高精度なイメージングが可能となった。この成果を学術雑誌Nanotechnologyに投稿し、受理された。 密度汎関数理論による分子振動計算をおこない、電場印加時のピリジン分子のスペクトル変化を解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は本研究課題の根幹であるコンダクティングAFMを用いた近接場振動シュタルク分光システムを構築できたため、当初の予定通りおおむね順調に進展した。また、金属探針の熱ドリフトを自動補正する機構の開発によって長時間の分光測定が可能となり、次年度で種々の試料測定が行える環境が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に開発した近接場振動シュタルク分光システムを用いて、コンダクティブAFMの金属探針を介して標準試料に電圧を印加することによって振動シュタルク効果を誘起し、近接場ラマンスペクトルの変化として検出する。電圧を変化させながら近接場ラマン散乱の振動数とバンド幅の変化を測定し、シュタルク効果を誘起する電圧の閾値などを調べる。さらに、種々の分子の電圧印加による機能制御を試み、分子配向変化、分子構造変化、さらに化学反応を誘起し、それぞれの機能変化の過程を分光学的に観察・制御する。以上のアプローチにより、分子機能制御分光法を確立する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度の途中に所属が大阪大学から東京工業大学に変わり、移籍先の研究室のコンダクティブAFMヘッド機構を利用できることになったためAFMヘッドの開発費を軽減することができた。一方、近接場光学顕微鏡の入射・検出光学系の更なる高スループット化が必要となり、本年度に余った研究費は次年度の光学部品の購入に使用する必要性が生じた。次年度は最終年度であるため、研究費はおもに消耗品の購入に使用する（備品である高感度CCDカメラはH23年度(2012年3月)に納品されており、会計処理の都合上24年度に計上される予定である）。光学部品以外に金属探針用のカンチレバープローブや貴金属（金・銀）を大量に購入する予定である。また、測定対象試料の作製用に薬品を購入し、本年度に開発した分光システムの応用研究に用いる予定である。その他には、本研究成果に関する論文発表費用および学会発表費用を計上している。
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