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整理番号 5388   (公開日 2010年04月02日) (カテゴリ バイオテクノロジーエレクトロニクス
パッシブな赤外/テラヘルツ近接場顕微鏡
●内容 本顕微鏡は、単一光子レベルの感度を持つ赤外/テラヘルツ検出器CSIP[整理番号6183参照]を導入した散乱型近接場顕微鏡である。本顕微鏡はCSIPの圧倒的感度を活かし、照射光を全く使用しない「パッシブ」な計測が可能である。パッシブな近接場計測においては、サンプル表面近傍のごく微弱な分極のみによって金属探針先端に双極子を励起し、その散乱場を検出する(図1)。この計測法によって、分子の回転・振動、格子振動などに起因する自然放出光(赤外/テラヘルツ領域)をダイレクトに検出できるため、物質現象のダイナミクスをリアルタイムでイメージングすることが期待できる。
本顕微鏡は常温サンプルが測定可能で、照射光を使わないため全くの非侵襲である。検出波長は15 μm(6 μmから60 μmまで設計可能)であり、空間分解能は150 nm(100分の1波長)を達成している(図2)。最近では、金表面において室温熱励起された表面プラズモンの観察に成功している。現在はグラフェン上の電子分布や生体分子上タンパクの挙動など、チャレンジングな計測を行いつつあるが、将来的には基礎物性物理のほか、バイオ、エレクトロニクス、医療なさまざまな分野に需要創製ができればと考えている。
この研究内容に興味を持ち、評価サンプルを準備できる企業、およびパッシブな赤外/テラヘルツ近接場顕微鏡の開発・改良に興味を持つ企業との共同研究を希望している。
●研究者
准教授 梶原 優介
生産技術研究所 機械・生体系部門
●画像


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[図1 パッシブな近接場計測]
照射光源を一切用いず、サンプル内のごく微弱な電磁場を金属探針により散乱させて検出する。
(C) 小宮山研究室

[図2 パッシブなイメージングの例]
(左)パッシブなFar-fieldイメージング結果
(右)パッシブな近接場イメージング結果GaAs/Auのグレーティングを金属探針で走査した結果、1/100波長の分解能が達成された。
(C) 小宮山研究室
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上記内容は、各研究者へのインタビューをもとに東京大学 産学協創推進本部で骨子をまとめたものです。
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