2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24686009
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
早澤 紀彦 独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 副チームリーダー (90392076)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / 光物性 / 非線形 / 超短パルス / ラマン分光 / ナノチューブ / プラズモン / 近接場光学 |
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| Research Abstract |
昨年度は非線形振動分光の開発に注力し、研究課題名にある「極限的時空間」のうちの時間分解能の開発に注力したが、今年度は時間分解能の極限に注力した。そのため、従来近接場顕微鏡のプローブ制御には原子間力顕微鏡(AFM)の光てこ方式およびチューニングフォーク方式を採用していたが、今年度は走査トンネル顕微鏡(STM)方式を採用し、プローブ走査機構をSTM方式により再構成した。光学顕微鏡の最も大きな利点である、常温・大気中・非破壊測定という測定環境にこだわるため、そのような環境下で極限的空間分解能を目指す上では、装置の安定化が必須である。そこで、STM方式の走査機構部を可能な限りコンパクトにデザインし、かつ近接場光学への応用を可能とした。また、環境制御機構を専用に設計し、温度・湿度の管理を徹底した。一方、STM方式で使用する、プローブの作成手法の開発を行った。波長633nmの励起光を用いることから、プローブ金属種として化学的安定性と高い散乱効率を有する金を選定した。金ワイヤーを電解研磨により先鋭化するパラメータを見いだし、２０～３０％の収率で近接場測定に使用可能なプローブが作成できた。これら開発したSTM方式のプローブ走査機構により作成した金プローブを走査することで、STM像が1nm程度の分解能で取得できることが確認できた。さらにカーボンナノチューブを試料として、先端増強近接場ラマン測定に取り組み、2nm程度の空間分解能でラマン測定が可能であることを示した(Nature Communications印刷中)。
また、これまで開発してきた、AFM方式の研究成果に関しては「表面科学」誌にレビューとして掲載された。
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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
昨年度行った時間分解能および非線形光学の開発は、今年度空間分解能の開発に徹底的に注力するため行わなかったが、この選択と集中がマッチしたため、2nm程度という従来より1桁高い空間分解能を得ることに成功した。本成果はNature Communicationsに掲載されるに到った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2nm程度の空間分解能を達成することができたものの、その再現性はまだまだ低く、課題が残る。再現性の向上に取り組み、分析技術としての確立を目指し、2nmという他では得られない空間分解能だからこそ観察することができることに取り組む。また、非線形光学との融合研究の開発を引き続き行う。
再現性向上にはプローブ作成の収率が必須であり、金ワイヤを消耗品として多く必要とする。また、再現性の低さは、STM走査機構による作成した金プローブ制御に未だ課題があるためである。そこで、電子回路など制御機構の改善のため、電子部品の購入に充てる。また、研究課題最終年度であることから、積極的に国内外の学会に参加し研究成果を発信するための旅費も必要である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
大きな備品の購入を終え、成果も徐々にあがっていることから、積極的な成果の発信のため、国際会議への参加をより多くするために次年度使用額が生じた。
再現性向上にはプローブ作成の収率が必須であり、金ワイヤを消耗品として多く必要とする。また、再現性の低さは、STM走査機構による作成した金プローブ制御に未だ課題があるためである。そこで、電子回路など制御機構の改善のため、電子部品の購入に充てる。また、研究課題最終年度であることから、積極的に国内外の学会に参加し研究成果を発信するための旅費も必要である。
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