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超伝導センサーを用いたパッシブ型テラヘルツ光ナノスコピーの開発

使用超导传感器开发被动太赫兹光学纳米镜

基本信息

批准号：
21H01340
负责人：
有吉誠一郎
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、高分子や生体材料などのソフトマテリアルの基礎物性分野に新たな分析手法を提案し確立すべく、テラヘルツ帯で動作する近接場顕微鏡技術（テラヘルツ光ナノスコピー）を創出することにある。具体的には、鋭く尖った金属探針を試料表面に近づけ、その局所から自然放出されたテラヘルツ光をフーリエ変換分光器で変調し、高感度の超伝導センサー（力学インダクタンス検出器、MKID）アレイで検出するシステムの構築を目指している。２年目は、前年度に構築した個々のハードウェアとソフトウェアを組み合わせた動作試験を行った。また、分担者の廣芝は本テーマに適した測定試料の最適化を行った。具体的なアクションアイテムは以下の２点である。(D) システムの組合せ試験まず「検出器部⇔ソフトウェア」の組合せ試験を行い、前年度から継続中の MKID 開発に加え、読出し系のシステムフローの予期せぬバグや問題点を洗い出した。次に「検出器部⇔分光器部」の組合せにより、MKID の光学特性（検出能や応答速度、周波数スペクトル等）を調査した。そして「検出器部⇔顕微鏡部」では、室温の試料表面からの局所的な近接場を確実に捉える手法を検討した。(E) 測定試料の最適化昨年度は、異なる分子量をもつポリスチレン‐メタクリル酸ブロック共重合体（PS-b-PMMA）の200、100、50 nm 程度のミクロ層分離構造を作製したサンプルを、テラヘルツ光観測に応じた最適化を行った。横方向の2次元的な解像度に加え、分光特性観測に必要なサンプルの厚みを同定した。また、通常の透過型テラヘルツ分光で PS のスペクトルが観測できる限界厚みを算出した。

The purpose of this study is to propose a new analytical method for the separation of basic physical properties of polymer and biological materials. Specifically, the sharp metal probe is close to the surface of the sample, and the natural emission of light from the sample surface is controlled by the light splitter. The structure of the high-sensitivity ultra-transmission system (mechanical sensor, MKID) is indicated. 2 years ago, the construction of a new project was completed. The optimization of the test sample is carried out by the test sample The following two points are listed in the list. (D)The combination of test items indicates that the "detector department" has failed. The combination of test items indicates that the MKID development in the previous year has increased, and the system has failed. Next, we investigated the combination of detector unit and spectrometer unit, and the optical characteristics of MKID (detection energy, response speed, cycle number, etc.). The "detector part" and the "micromirror part" are discussed in order to ensure the detection of the near contact field between the sample surface and the local surface at room temperature. (E)Optimization of the molecular weight of the test sample was carried out by optimizing the molecular weight of the test sample at 200 nm, 100 nm and 50 nm. The horizontal direction of the two-dimensional resolution is increased, and the spectral characteristics are measured. For example, the transmission spectrum of PS is usually calculated by measuring the thickness of PS.