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

研究可测量材料手性和单原子观察条件的超高分辨率光诱导力显微镜

• 批准号: 22K18946
• 负责人: 菅原 康弘
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18946/
• 关键词: 光誘起力顕微鏡

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。

キ ラ リ テ ィ ー は crystallization, molecular や の tectonic が, そ の mirror と heavy ね close わ す こ と の で き な い nature で あ り に, biochemistry な process を and え る ほ か, gen 薬 に お い て め extremely important な て "を cut fruit た す こ と が hiroo く know ら れ て い る. こ れ ま で, material nearly alongside に bureau in す る light (near by light) を 検 し, inflexion limit を super え る nearly meet キ ラ ル optical 顕 micromirror を be presently し よ う と す る try み が line わ れ て き た. し か し, first sharpening し た light フ ァ イ バ を with や metal probe い て nearly meet light を 伝 move light に variations in す る way で は, atomic decomposition can (below 0.2 nm) で の 観 examine は difficult で あ っ た. の は の purpose this study, the material surface structure と キ ラ リ テ ィ ー を atomic decomposition can で 観 examine possible な nextgen の nearly meet キ ラ ル optical 顕 micromirror を open 発 す る と に, そ の atomic decomposition can 観 examine の conditions を interpret す る こ と に あ る. Youdaoplaceholder0 で で the following <s:1> topic に そ て検 て検 て検 て検 discuss た. 1) the キ ラ リ テ ィ ー の optimum 観 was made in the condition of の theory 検 キ ラ リ テ ィ ー の は, has drifted back towards &yen; dichroism spectrometry に base づ き, right back り の has drifted back towards &yen; polarized と left back り の has drifted back towards &yen; polarized の 応 a poor の よ う り line. キ ラ リ テ ィ ー を Gao Gan degrees に determination す る た め limitations に し て い る factor (キ ラ リ テ ィ ー の force へ の - in sharper rate や - a 検 out meter の 雑 sound な ど) を theory に beg し 検 を and examines the optimal 観 conditions for め た. 2) has drifted back towards &yen; polarized を - adjustable す る light is の be presently キ ラ リ テ ィ ー を Gao Gan degrees に determination す る た め, right back り の has drifted back towards &yen; polarized と left back り の has drifted back towards &yen; polarized が interaction に into れ for わ る light department を be presently し た. 3) the キ ラ リ テ ィ ー を 検 な light induced potential force 顕 micromirror の building has drifted back towards &yen; polarized を - adjustable し し た を で material surface light irradiation, カ ン チ レ バ ー の cycle for シ フ ト に now れ る - adjustable composition を ロ ッ ク イ ン ア ン プ で 検 out す る こ と に よ り, キ ラ リ テ ィ ー を determination で き る よ う に し た.

项目成果

ＳＰＭの過去から未来まで

SPM从过去到未来

• 发表时间: 2022
• 作者: 菅原康弘

Atomic-scale Measurement of Photoinduced Force between a Tip and the Electron Orbital of C60 Single-molecule

原子尺度测量尖端与 C60 单分子电子轨道之间的光生力

• 发表时间: 2022
• 作者: 上野宗真;松田欣之;藤井朱鳥;Tatsuya Yamamoto and Yasuhiro Sugawara
• 通讯作者: Tatsuya Yamamoto and Yasuhiro Sugawara

Local spectroscopic imaging of a single quantum dot in photoinduced force microscopy

• DOI: 10.1063/5.0088634
• 发表时间: 2022-04
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: J. Yamanishi;Hidemasa Yamane;Y. Naitoh;Y. Li;Y. Sugawara

光誘起力顕微鏡による有機薄膜pn接合の光誘起力と光起電力の同時測定

使用光致力显微镜同时测量有机薄膜p-n结中的光生力和光伏力

• 发表时间: 2022
• 作者: 齋藤一貴;山本達也;山田喬昭;菅原康弘
• 通讯作者: 菅原康弘

Atomic-scale Optical Properties of Pentacene Molecules Measured by Photoinduced Force Microscopy (PiFM)

通过光诱导力显微镜 (PiFM) 测量并五苯分子的原子尺度光学性质

• 发表时间: 2022
• 作者: Yasuhiro Sugawara;Tatsuya Yamamoto;Yan Jun Li
• 通讯作者: Yan Jun Li