フェムト秒光電導性AFMで探るナノチューブの単一分子光物性

使用飞秒光电导 AFM 探索纳米管的单分子光物理性质

• 批准号: 11165219
• 负责人: 坂口 浩司
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11165219/
• 关键词: 電導性AFM; レーザー; ナノチューブ; 光導電性AFM; 有機薄膜

電導性原子間力顕微鏡とフェムト秒光パルスを利用して、カーボンナノチューブの光物性をナノメートルの時間分解能、フェムト秒の時間分解能で計測するフェムト秒2光子電導性原子間力顕微鏡装置を開発することを目的とした。開発した装置は、試料の局所的な電流をナノメートルの分解能で検出する電導性原子間力顕微鏡、光を照射するチタンサファイアレーザーから構成される。装置の性能を確認するため、試料として透明電極に真空蒸着したフタロシアニン薄膜を形成させ、光応答性を計測した。プリズム上に配置した試料に全反射の角度で波長400nm、時間幅110フェムト秒の二つの光パルスを導入した。白金コートしたカンチレバーを試料に接触させ局所的な電流を検出した。2つのフェムト秒パルスに時間遅延をかけ、遅延時間に対して電流の応答を観測した。電流の時間応答は、同軸光照射による干渉パターンが得られ、65フェムト秒の寿命で減衰した。400nmの一つ目の光パルスにより生成する励起子が位相緩和し、この寿命中に二つ目の光パルスによりイオン化された光電流を検出しているものと考えられる。以上から、開発した装置が具体的に動作することを確認し、ナノメートルの空間分解能、且つフェムト秒の時間分解能で有機材料の位相緩和時間を計測できることを明らかにした。今後開発した装置により、ナノチューブの単一分子光物性のについての詳細が明らかにされるものと期待される。

目的是开发一种飞秒的两光子导电原子力显微镜设备，该器件使用使用导电原子力显微镜和飞秒的光脉冲脉冲来测量纳米时间分辨率和femtsocexond Time分辨率，以测量碳纳米管的光学性质。开发的设备由一个导电原子力显微镜组成，该电导力显微镜在纳米分辨率下检测样品中的局部电流，以及辐照光的钛蓝宝石激光器。为了确认设备的性能，形成了邻苯二甲胺薄膜作为样品，在透明电极上真空沉积的邻苯烷氨酸，并测量了光响应性。将两个光学脉冲引入放置在棱镜上的样品中，波长为400 nm，时间宽度为110 smeconds，以总反射角度为单位。与样品接触白金涂层悬臂以检测局部电流。两次飞秒脉冲经过时间延迟，并观察到电流对延迟时间的响应。电流的时间反应以65个飞秒的寿命减弱，并通过同轴光照射获得干扰模式。据信，第一个光脉冲在400 nm处产生的激子放松了相位，并且在这一生中，检测到第二光脉冲将光电流电离。从上面可以证实，开发的设备是专门运行的，并且可以通过空间分辨率的纳米和时间分辨率测量有机材料的相松弛时间。预计将来开发的设备将揭示有关纳米管的单分子光学特性的细节。

项目成果

H. Sakaguchi: "Nanometer-Scale Photoelectric Property of Organic Thin Films Investigated by Photoconductive AFM"Jpn. J. Appl. Phys.. 38(6B). 3908-3911 (1999)

H. Sakaguchi：“通过光电导 AFM 研究有机薄膜的纳米级光电特性”Jpn。

F.Iwata, et al.: "Photoconductive imaging in a photon scanning tunneling microscope capable of point-contact current sensing using a conductive fiber probe"Journal of Microscopy. (発表予定).

F.Iwata 等人：“能够使用导电纤维探针进行点接触电流传感的光子扫描隧道显微镜中的光电导成像”《显微镜杂志》（即将出版）。