| 研究実績の概要 |
ラマン効果は、分子や結晶の振動準位や回転準位などの分光に広く用いられている現象である。これまで物質近傍に局在するラマン散乱光（近接場ラマン光）を検出し、回折限界を超える近接場ラマン顕微鏡を実現しようとする試みが行われてきた。しかし、金属探針の先端に光を照射し増強電場を発生させ、近接場ラマン光を伝搬光に変換する方式では、原子分解能(0.2nm以下)での観察は困難であった。
本研究は、物質表面の構造と振動準位を原子分解能で観察可能な次世代の近接場ラマン光学顕微鏡を開発すると共に、その原子分解能観察の条件を解明することを目的とする。当該年度は、下記の課題について研究を実施した。
１）ラマン光を高感度に測定するために制限している因子（例えば、ラマン光から力への変換効率や、レーザー光の線幅、カンチレバーの変位検出計の雑音、カンチレバーのバネ定数や振動振幅などの測定条件）を理論的に検討し、高感度測定のための条件を求めた。
２）ラマン光を高分解能に検出するためには、現有の極低温環境で動作する光誘起力顕微鏡において、バックグランド光を低減した光照射系を実現することが重要である。そこで、不要反射が極限まで低減した光照射系を実現した。
３）力を高感度・高分解能に測定するため、ばね定数が大きく、共振周波数の高いカンチレバー(k=1,500N/m,f=1MHz)を導入した。カンチレバーの熱振動が減少し、力検出感度が向上した。また、小振動振幅(0.1nm程度)での動作により、探針・試料間の相互作用時間が長くなり、力の検出感度が一桁以上向上した。
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