有機感光薄膜を検出系として用いた高速ニアフィールド光学顕微鏡の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555012
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 川田 善正 静岡大学, 工学部, 助教授 (70221900)
• 研究分担者: 岩田 太 静岡大学, 工学部, 助手 (30262794)
• キーワード: 光学顕微鏡 / ニアフィールド光学 / プローブ顕微鏡 / 有機感光薄膜 / 単分子観察 / 原子間力顕微鏡 / バイオテクノロジー / 神経伝達物質

研究概要

本研究では、有機感光薄膜を検出系として用いた、ニアフィールド顕微鏡を開発することを目的として、研究を行った。今年度、ニアフィールド顕微鏡を構築するため、基礎システムの作製を行った。三本のピエゾチューブを用いて、中央に対物レンズを配置する構成をとることによって、試料を高倍率の光学顕微鏡で観察可能なシステムとした。三本のピエゾチューブを当時に走査することによって、試料の3次元走査が必要であることを確認した。
基本システムの設計および試作が終り、ステージの移動量の構成などを行い、設計通りの分解能が得られることを確認した。テストパターンを観察して、システムの分解能、走査範囲、走査速度などの実験パラメータについて検討した。テストパターンはガラス基盤上にクロムで10ミクロン程度の格子模様を作成したものを用いた。その結果、試作したシステムが数ナノメートルの分解能を持ち、20-30ミクロン程度の走査範囲を有することを確認した。
試作したシステムで、生物試料の観察を行った。生きた生物試料として、ゾウリムシ、ミドリムシなどの観察を行い、試作したシステムが生きた生物試料を高速に観察可能であることを確認した。ミドリムシのべん毛の動きを多重露光法を用いて観察し、試料の軌跡を観察できることを示した。またラットの褐色細胞から、ニューロンが成長する過程を高分解能で観察し、神経伝達物質が神経内を伝搬する様子を確認した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kawata, et al.: "The use of capillary force for fabricating probe tips for scattering-type NSOMs"Appl.Phys.Lett.. 82. 1598-1600 (2003)
• [文献書誌] M.Nakano, et al.: "Compact confocal readout system for three-dimensional memories using a laser-feedback semiconductor laser"Opt.Lett.. (in press). (2003)
• [文献書誌] F.Iwata, et al.: "Nanometre-Scale Modification of a Urethane-Urea Copolymer Film Using Local Field Enhancement at an Apex of a Metal Coated Probe"Nanotechnology. 13. 138-142 (2002)
• [文献書誌] Y.Kawata, et al.: "Three-dimesional observation of internal defects in semiconductor crystals by use of two-photon excitation"Opt.Lett.. 27. 297-299 (2002)
• [文献書誌] R.Lugowski, et al.: "Application of laser-trapping technique for measuring the three-dimensonal distribution of viscosity"Opt.Commun.. 202. 1-8 (2002)
• [文献書誌] N.Kobayashi, et al.: "High-Density Optical Storage with Nanospheres on Surface Relief Structure"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 1907-1908 (2002)
• [文献書誌] Y.Kawata, S.Kawata: "Photoreactive Organic Thin Films(分担執筆)"Acedemic Press. 560 (2002)