Investigation of ultra-high resolution photoinduced force microscopy that can measure chirality of materials and monatomic observation conditions

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キラリティーは、分子や結晶の構造が、その鏡像と重ね合わすことのできない性質であり、生化学的な過程に影響を与えるほか、創薬において極めて重要な役割を果たすことが広く知られている。これまで、物質近傍に局在する光（近接場光）を検出し、回折限界を超える近接場キラル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、物質表面の構造とキラリティーを原子分解能で観察可能な次世代の近接場キラル光学顕微鏡を開発すると共に、その原子分解能観察の条件を解明することにある。そこで、以下の課題について検討した。１）キラリティーの最適観察条件の理論的検討　キラリティーの測定は、円二色性分光法に基づき、右回りの円偏光と左回りの円偏光の応答の差より行う。キラリティーを高感度に測定するために制限している因子（キラリティーの力への変換効率や変位検出計の雑音など）を理論的に検討し、最適観察条件を求めた。２）円偏光を変調する光照射系の実現　キラリティーを高感度に測定するため、右回りの円偏光と左回りの円偏光が交互に入れ替わる光照射系を実現した。３）キラリティーを検出可能な光誘起力顕微鏡の構築　円偏光を変調した光で物質表面を照射し、カンチレバーの周波数シフトに現れる変調成分をロックインアンプで検出することにより、キラリティーを測定できるようにした。