力検出を用いた近接場光学顕微鏡の単原子観察条件の研究

• 研究課題/領域番号: 26600013
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ構造物理
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 菅原 康弘 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40206404)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ナノプローブ / 走査プローブ顕微鏡

研究成果の概要

光の回折限界を越える原子分解能の光学顕微鏡を開発しようとする試みが行われてきた。しかし、これまで光の場の原子分解能観察は実現されていない。最近、申請者は、物質表面に局在する光（近接場光）の強度分布を力として検出するという新しい概念の光学顕微鏡について研究を行っている。この顕微鏡では、原子間力顕微鏡の力センサーである半導体探針を近接場光の中に挿入し、半導体探針の先端に電子・正孔対を生成させ、その結果生じる半導体探針先端の表面電位（光起電力）を力として検出する。本研究では、近接場光を原子分解能で観察するための条件を理論的・実験的に明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] Slovak Academy of Science(Slovakia)
• [雑誌論文] Distance dependence of atomic-resolution near-field imaging on α-Al2O3 (0001) surface with respect to surface photovoltage of silicon probe tip (2016)
  • 著者名/発表者名: Junsuke Yamanishi, Takashi Tokuyama, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara
  • 雑誌名: Nano Research 巻: 9 号: 2 ページ: 530-536
  • DOI: 10.1007/s12274-015-0934-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic-Resolution Imaging of the Optical Near Field Based on the Surface Photovoltage of a Silicon Probe Tip (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Sugawara, Junsuke Yamanishi, Takashi Tokuyama, Yoshitaka Naitoh, and Yan Jun Li
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW APPLIED 巻: 3 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevapplied.3.044020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic force microscopy using tip magnetization modulated by ferromagnetic resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Arima, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Satoru Yoshimura, Hitoshi Saito, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani and Yasuhiro Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 26 号: 12 ページ: 125701-6
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/12/125701
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Image Formation and Contrast Inversion in NC-AFM Imaging of the Oxidized Cu(110) Surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Bamidele, Y. Kinoshita, R. Turansky, S. H. Lee, Y. Naitoh, Y. J. Li, Y. Sugawara, I. Stich, L. Kantorovich
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 3 ページ: 035410-035417
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.035410
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vertical atomic manipulation with dynamic atomic-force microscopy without tip change via a multi-step mechanism (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Bamidele, S. H. Lee, Y. Kinoshita, R. Turansky, Y. Naitoh, Y. J. Li, Y. Sugawara, I. Stich, and L. Kantorovich
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 5 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms5476
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Atomic Resolution Imaging of Photon-induced Force on the Sapphire α-Al2O3(0001) Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, J. Yamanishi, Y. Naitoh and Y. J. Li
  • 学会等名: The international symposium on Recent Trends in Analysis Techniques for Functional Materials and Devices
  • 発表場所: Osaka University, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic Resolution Imaging of topography and optical near-field on insulating Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Yamanishi, Y. Naitoh, Y. J. Li, Y. Sugawara
  • 学会等名: The Third China-Japan symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic Resolution Imaging of topography and optical near-field on the sapphire α-Al2O3 (0001) Surface (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, J. Yamanishi, Y. Naitoh, Y. J. Li
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR)
  • 発表場所: Busan, South Krorea
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SPMによる原子レベル表面磁性計測の最先端 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学百年講堂（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2014-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] Surface Potential Measurement of TiO2(110) by Using Atomic Force microscopy (AFM)/Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, L. Kou, R. Kanbarashi, H. F. Wen and Y. J. Li
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D & Materials Research
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 2014-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡（SPM） (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 第57回表面科学基礎講座
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-05
  • 招待講演
• [学会発表] Atomic resolution Imaging of Optical Near-field (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, S. Yamada, M. Furukawa, T. Tokuyama,
  • 学会等名: The second Japan-China Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: Hiroshima University（広島県広島市）
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17
  • 招待講演
• [備考] 大阪大学大学院工学研究科精密科学・応用物理学専攻ナノ物性工学領域
  • URL: http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/
• [備考] 大阪大学大学院工学研究科 応用物理学コース ナノ物性工学領域
  • URL: http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/