| 研究実績の概要 |
物質近傍に局在する光（近接場光）を検出し、回折限界を超える光学顕微鏡を実現しようとする試みが行われてきた。しかし、先鋭化した光ファイバや金属探針を用いて近接場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。本研究の目的は、物質表面の個々の原子を原子分解能で観察可能な次世代の光学顕微鏡を実現すると共に、その原子分解能観察の機構を解明することである。具体的な課題は、以下の２点である。（１）光誘起力を原子分解能で観察するための条件を理論的・実験的に明らかにする。（２）光誘起力を原子分解能で観察するため、様々な構成要素を低ノイズ化する。
今年度は、まず、近接場光を高分解能に測定するために制限している因子（例えば、近接場光から力への変換効率や、カンチレバーの変位検出計の雑音、カンチレバーの熱振動、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、近接場光を力として高分解能に測定するための条件を求めた。次に、近接場光による力を高感度・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、力の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、空間分解能も向上した。さらに、不要反射が極限まで低減するように光照射系を改良し、バックグランド光を低減した光照射系を実現した。
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