2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノスケール・カロリメトリー分光法の開発と熱物性分析への応用
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26630063
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
矢野 隆章 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (90600651)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | カロリメトリー / プラズモニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ナノスケールでの熱容量測定および物性・機能分析が可能な新奇カロリメトリー分光法を確立することである。初年度はまず、金属ナノ探針先端に表面プラズモン誘起熱を生成し、その温度をラマン計測するためのシステムを構築した。具体的には、表面プラズモンポラリトンを誘起するためのレーザー入射光学系およびラマン散乱を検出するための検出光学系を設計・作製し、探針制御用の原子間力顕微鏡に組み込んだ。
さらに、レーザー光を銀探針に照射した時の探針先端の温度を有限要素法によって解析した。波長532nmのレーザー光を用いることを想定し、強度10mWの平面波を先端径が40nmの銀探針に入射した時の探針先端の温度を計算したところ、先端の温度は800K程度まで上昇することがわかった。また、同じレーザー強度であっても、レーザー光の波長が異なることもわかった。これは金属探針先端に誘起される局在表面プラズモンポラリトンの電場増強効果に起因する。電場増強度が大きいほどジュール熱が大きく、短針先端の温度も増大した。さらに、レーザー光強度によって探針先端の温度を室温から800Kまでの高温まで幅広くチューニングできることも示され、探針下の試料に印加する熱温度を掃引することができることがわかった。
今後は、ポリマー薄膜を試料として用い、本研究で提案するナノ・カロリメトリー分光法の原理実証および空間分解能の評価を行う予定である。さらに、本手法を用いて強誘電体薄膜ドメインの熱物性評価をナノスケールで行い、本手法の有効性を実証する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定どおり、ナノ・カロリメトリー分光装置を構築し、金属探針温度を制御するレーザー入射条件を最適化することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ポリマー薄膜を試料として用い、本研究で提案するナノ・カロリメトリー分光法の原理実証および空間分解能の評価を行う予定である。さらに、本手法を用いて強誘電体薄膜ドメインの熱物性評価をナノスケールで行い、本手法の有効性を実証する。
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| Causes of Carryover |
ポリマー試料の購入およびカンチレバー探針の購入を延期したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ポリマー試料およびカンチレバー探針の購入費にあてる予定である。
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