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FM検出型AFMに基づく超精密プローブ制御による光誘起相互作用力計測

基于FM检测型AFM的超精密探针控制光致相互作用力测量

基本信息

批准号：
20043018
负责人：
佐藤宣夫
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20043018/
关键词：
プローブ顕微鏡光学物性ナノ材料表面・界面物性制御工学

项目摘要

ナノテクノロジーの基幹技術である走査プローブ技術(SPM)は、さらなる高性能化・多機能化が求められ、その中でもダイナミックモード原子間力顕微鏡/近接場光学顕微鏡(DFM/SNOM)は、高感度な力検出が可能な周波数変調(FM)検出制御法により、様々なナノプローブ機能計測へ応用されている。特にFM検出制御方式のDFM(FM-DFM)は、探針-試料間に働く相互作用力を、カンチレバーの共振周波数シフトを引き起こす保存力と、振幅変化を引き起こす散逸力とに区別して検出でき、さらに真空圧力環境下などのカンチレバー振動のQ値が高い場合、散逸力は保存力以上に敏感に表面相互作用力として反映することが知られており、本研究でもこれを応用する。特に一般的なSNOMにおいては光伝搬・集光損失、不用散乱光の干渉などの問題から、プローブからの散乱光検出の感度向上には限界があるため、光学的な原子・分子分解能を達成するため、高感度な力検出が可能な散逸力変調技術および超精密プローブ制御技術を用いて、近接場光を光誘起相互作用力として計測するといった、独自のDFM/SNOM装置の開発を目的とする。簡易真空圧力下対応のFM-DFM装置を用いた光誘起相互作用力を高感度に計測するための散逸力変調技術のほかに、超精密プローブ制御としてのトラッキング技術および探針-試料間距離変調技術を測定系に導入し構築した。またガラスにITO(透明)電極をスパッタ堆積させた基板上に金属ナノ粒子(金)を分散させることで、ナノ構造体(光-分子強結合反応場)を実現し、本研究開発装置にて計測・観察を行った。既に光電場増強効果が確認されているが、本研究装置では、この光電場増強効果を探針の開口径に依らない高感度な力検出を試みるものであり、超精密プローブ制御技術により、ナノ構造体が実現する光-分子強結合反応場の可視化を行った。

The core technology of the technology is to explore the possibility of high performance multi-function (SPM), high sensitivity force detection, high frequency modulation (FM), high performance interatomic force micromirrors/near-field optical micromirrors (DFM/SNOM), and high performance multi-function measurement. DFM(FM-DFM) is a special detection and control method. The interaction force between probe and sample, resonance frequency, preservation force, amplitude change, dissipation force, difference, detection force, vacuum pressure environment, vibration Q value, high temperature, dissipation force, preservation force and above sensitive surface interaction force are reflected. This study is aimed at exploring the application of this new technology. In particular, the general SNOM is used to detect light transfer, collection loss, interference with scattered light, sensitivity limit of scattered light detection, optical atomic and molecular decomposition energy, high sensitivity force detection, possible dispersion force modulation technology, ultra-precision control technology, and near field light. The development of DFM/SNOM devices is aimed at A simple FM-DFM device for measuring the optically induced interaction force under vacuum pressure is introduced into the measurement system for measuring the dispersion force, ultra-precision dispersion control and probe-sample distance modulation. The ITO(transparent) electrode is deposited on the substrate, and the metal particles (gold) are dispersed on the substrate. The structure (optical-molecular strong binding reaction field) is realized. The development device of this study is used for measurement and observation. In this study, the photoelectric field enhancement effect was confirmed, and the photoelectric field enhancement effect was visualized according to the opening diameter of the probe, the high sensitivity force detection test, the ultra-precision laser control technology, and the structure realization.