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金属ナノ探針による局所圧力印加を用いた単一分子ラマン分光法の確立

使用金属纳米尖端施加局部压力建立单分子拉曼光谱

基本信息

批准号：
05J09502
负责人：
矢野隆章
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、探針加圧近接場ラマン分光法を開発し、カーボンナノチューブの分析へ応用し、その有用性を実証した。具体的には銀をコーティングした金属探針の先端でCNTに一軸性応力を段階的に印加しながらラマンスペクトルを測定し、CNTに対する探針の圧力印加効果を検証した。その結果、カーボンナノチューブのラマン散乱の振動数が変化することを見出した。銀ナノ探針とカーボンナノチューブそれぞれのヤング率、ポアソン率、曲率半径をもとにヘルツの弾性接触理論解析をおこなった結果、圧力印加による振動数変化はチューブ形状の歪曲に起因することがわかった。さらに、探針の圧力下でCNTのラマン散乱光強度が増大することも見出した。この時、探針の圧力下でCNTの光学遷移エネルギー(バンドギャップエネルギー)が励起光のエネルギー(2.33eV)に近づき、共鳴ラマン効果が作用した。また、直径が異なるCNTでは、圧力下でバンドギャップエネルギーが励起光のエネルギーから遠ざかり、散乱光強度が減少した。さらに、印加圧力に依存して、ラマン散乱高強度が不可逆的な応答を示した。この時、CNTは圧力下において塑性的に変形した。CNTの塑性変形を誘起する印加応力の閾値は、2nN〜4nNのオーダーであった。探針とCNTが力学的に相互作用する面内領域は1nm^2程度であった。この相互作用領域は探針加圧近接場ラマン顕微鏡の空間分解能に対応し、表面プラズモンポラリトンによる電磁気学的相互作用領域(40nm程度)よりも1桁以上小さい。このことより、探針圧力効果を利用することで空間分解能が向上することがわかった。以上のように、本研究で開発した探針加圧近接場ラマン分光法は、試料の分子構造のみならずナノメートル領域における電子物性・機械物性をも分析できることから、これまでの近接場ラマン分光法にさらなるブレークスルーを与えるものと期待する。

This year, the use of probe-pressurized near-field spectrophotometry and the analysis of the probe's pressure and its usefulness were demonstrated. Specifically, the tip of the metal probe, the tip of the metal probe, the one-axis force, and the step-by-step Inca The measurement of the しながらラマンスペクトルを, and the CNT に対する probe's pressure-injection effect are proved.そのRESULT, カーボンナノチューブのラマン scattered vibration number が変化することを见出した. Silver probe とカーボンナノチューブそれぞれのヤング rate, ポアソン rate, radius of curvature をもとにヘルツの弾 sexual contact Theoretical analysis of the results and the cause of the distortion of the shape of the pressure injection and vibration number change. The scattered light intensity of the CNT's scattered light under the pressure of the probe is greatly increased, and the probe is exposed. Optical migration of CNTs under the pressure of the probe at the same time ) のエネルギー(2.33eV) にNearly づき、Resonance ラマン Effect がした.また, diameter が different CNT では, pressure under pressure でバンドギャップエネルギーがstimulating light のエネルギーからfar ざかり, scattered light intensity がreduce した.さらに, Inca pressure にdependence して, ラマン scattered high-intensity がirreversible な応 Answer をshow した. When it comes to CNT, it can be plastically shaped under pressure. The plastic shape of CNT induces the threshold value of the Inca force and the threshold value of 2nN~4nN. The mechanical interaction between the probe and the CNT is limited to an in-plane area of 1nm^2.このInteraction fieldはProbe plus pressure proximity fieldラマン顕MicromirrorのSpace decomposition energyに対応し、Surface sensor The electromagnetic interaction field (about 40nm) of ンポラリトンによる is as small as 1 beam or more. The probe pressure effect is achieved by utilizing the space decomposition energy of the probe. The above analysis, this study is based on the probe-pressurized proximity field spectroscopic method, the molecular structure of the sample, and the field of electronics Physical and mechanical properties analysisマンspectrometryにさらなるブレークスルーを and えるものとLooking forward to する.