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Investigation of observation conditions of Raman vibrational levels with atomic resolution by photoinduced force microscopy

光诱导力显微镜原子分辨率拉曼振动能级观察条件的研究

基本信息

批准号：
22K18970
负责人：
李艶君
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-22K18970/
关键词：
光誘起力顕微鏡

项目摘要

ラマン散乱光に関する貴重な知見は、分子の構造の同定を容易にし、結晶の配向や結晶性、応力・歪に関する情報を提供する。しかし、これまでに原子スケールでこれを直接観察した例はない。本研究の目的は、物質表面の構造と振動準位を原子分解能で観察可能な次世代の近接場ラマン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。具体的課題は、以下の３点である。１）ラマン光を力として原子分解能で観察するための条件を理論的・実験的に解明する。２）現有の極低温環境で動作する光誘起力顕微鏡の様々な構成要素を低ノイズ化し、ラマン光を力として原子分解能で測定する。３）有機分子の分子振動が、どのように画像化されるかを理論的・実験的に解明する。本年度は、以下の課題について検討した。１）ラマン光の最適観察条件の理論的検討　ラマン光を高感度に測定するために制限している因子（ラマン光から力への変換効率や、レーザー光の線幅、カンチレバーの変位検出計の雑音、カンチレバーのバネ定数や振動振幅などの測定条件）を理論的に検討し、高感度測定のための条件を求めた。２）カンチレバーの変位検出計の低ノイズ化　ラマン光を高感度に測定するため、カンチレバーの変位検出計を低ノイズ化した。具体的には、光源の半導体レーザへの戻り光を低減し、変位検出計を低ノイズ化した。３）誘導ラマン効果を用いる光照射系の実現　ラマン光を効率的に励起するため、誘導ラマン効果を用いた光照射系を実現する。この場合、照射する２波長の光（ポンプ光とストークス光）のエネルギー差を分子の振動エネルギーに一致させることができるようにした。

It provides valuable information about the structure of molecules, orientation of crystals, and crystallinity. The first is to observe the situation directly. The purpose of this study is to investigate the structure, vibration level and atomic decomposition energy of the surface of matter, and to clarify the conditions for the detection of atomic decomposition energy in the near field of the next generation. Specific topics, the following three points. 1) The conditions for the investigation of light and atomic decomposition energy are explained in detail in theory. 2) The optical induction force of the existing ultra-low temperature environment is measured by the atomic decomposition energy of the components of the micro-mirror. 3) Molecular vibration of organic molecules is characterized by theoretical and practical explanations. This year, the following topics were discussed. 1) Theoretical investigation of optimal observation conditions for light, determination of high sensitivity of light, determination of limiting factors (conversion efficiency of light, amplitude of light, determination of vibration amplitude), theoretical investigation and determination of conditions for high sensitivity of light. 2) Low temperature and high sensitivity measurement of temperature and humidity Specifically, the semiconductor light source and the light source are reduced, and the output is reduced. 3) Induction of light effect in the light irradiation system to achieve the light effect in the excitation, induction of light effect in the light irradiation system In this case, irradiation of two wavelengths of light (light) produces a difference in the vibration of molecules.