| 研究課題/領域番号 |
16H04515
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
犬飼 潤治 山梨大学, 総合研究部, 教授 (70245611)
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| 研究分担者 |
斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70261196)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | コヒレントアンチストークスラマン分光 / 原子間力顕微鏡 / 表面組成 |
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| 研究実績の概要 |
コヒレントアンチストークスラマン（CARS）分光装置の構築を行った。光源から出た532 nmのCWレーザーをピコ秒チタンサファイアレーザー発振器に導入し、ここで800 nmのピコ秒短パルス光を作った。パルス光を2つに分岐し、一方は光パラメトリック発振器に入れ、532 nmへと波長変換を行った。他方はフォトニック結晶ファイバーに入射し550 ~ 750 nmの白色光を生成した。ダイクロイックミラーで2つの光を同軸に重ね合わせCARS光を発生させることに成功した。
CARS測定の対象として、固体高分子であるナフィオン膜の振動スペクトルの測定を試みた。それにより、ラマン振動分光で測定されるナフィオン膜の振動が測定可能となった。また、加湿することにより、含有される水分子の測定も可能となった。さらに、可湿度を変えることによって、水分子の定量も可能となった。その他、金属基板の測定も試みている。
原子間力顕微鏡（AFM）に使用するための探針として、外径125 μm、コア径10 μmの光ファイバーを使用した。コア材質に純水石英、クラッド材質にフッ素ドープを施した石英を用いた。一方で、AFMとラマン分光法とを組み合わせた探針増強ラマン分光法の測定も行った。カンチレバー先端に金を蒸着し、炭化水素系固体高分子電解質膜の表面を大気中、室温で走査しながら励起光をカンチレバー先端に照射し、増強されるラマン光を測定した。これにより、電解質膜表面の浸水太疎水部の分布を測定することに成功した。さらに、
さらに、探針先端の構造と機能の関係を理解するために数値シミュレーションを行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究はおおむね計画した方向に向かっているが、CARS測定と探針との融合にまで進んでいない。2つの励起光をコア径10 μmの光ファイバー端に導入することとともに、ファイバー端から戻ってくるCARS光を探針に再度導入するための光学系のセッティングが困難である。コア径を大きくすると励起光の導入は容易になるのであるが、CARSが発生しづらくなりコア径10 μmが、現在のところ最適値と思われる。
さらに、光学系自体が不安定であり、安定性を向上させる必要がある。
現在はプローブ先端を平行にエッチングしているが、これをAFMのカンチレバーに使用できるように、尖らせる必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
光学系の安定性向上が第一に取り組むべき課題である。一つ一つの部品の剛性を高めるとともに温度による光学系のドリフトを抑える必要がある。温度を一定にするために、簡易的な部屋を構築する必要があると考えている。
2つの励起光をプローブに導入するために、プローブ自体も固定し、一つの光学系として扱う必要がある。
この光ファイバーをフッ化アンモニウム水溶液でエッチングし、先端を尖らせ表面を走査できるようにする必要がある。ファイバーのエッチングには様々な組成のファイバーをまず用意し、それぞれに対して最適なエッチングモードを見出す必要がある。
上記手順はわかっており、今後着実に進めていく。
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