ナノプラズマ創成とナノ空間表面分子質量分析法の融合研究

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本研究ではフェムト秒レーザー光照射による特異的なアブレーションおよびその分析への応用を目的とする。アプローチの一つは,局所的な電場増強効果を示す金属探針を用い,その先端にフェムト秒レーザーを集光照射することにより局所的に対象試料をアブレーションさせるものである。昨年度製作した装置を用いて,電場増強効果の期待できる金探針の効果を研究した。一方で金探針は再現性のよい電解研磨が困難であった。その原因が電圧切断のタイミングにあることを見出し、それを数msのオーダーで制御できる自動電解研磨装置を製作し,再現性のよい金探針の作成法を完成させた。その金探針をシアフォース制御で試料上約10nmの距離まで近接させ,探針の軸に対してほぼ垂直方向から直線偏光させたフェムト秒レーザー光を集光・照射した。試料はガラス上に蒸着したアルミである。生成した溝状の凹凸は,幅50nm,深さ10nm程度であった。タングステンと金との差は,期待したほどではなかったが,現在報告されているフェムト秒レーザー照射でのアブレーションサイズの最小値を一桁以上凌駕する結果を得ることに成功した。もう一つの課題であるラマン散乱計測では数十nm領域の空間分解能をもつ溶液中での固体表面の計測法の開発を目的とした。液固界面での測定の最大の問題点は探針の液中制御であった。そこで試料側が開放されたガラスチューブでチューニングフォークを液から分離することにより,チューニングフォークを濡らすことなく探針および試料は液中に存在させながらの安定制御を実現することができた。この開発により溶液中でガラス基板に付着したマラカイトグリーン分子のラマン散乱スペクトルを数千倍の増強度で測定することに成功した。