中赤外ピコ秒レーザーを用いた有機超薄膜の近接場顕微振動分光

使用中红外皮秒激光的有机超薄膜的近场微振动光谱

基本信息

批准号：
10135212
负责人：
梶川浩太郎
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya 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：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では線形および非線形光学的な手法で近接場顕微振動分光を行うことが目的である。非線形光学効果により得られる信号は非常に弱いため現在のところその信号を近接場顕微鏡により直接観測するところまでは至っていない。そこで、2次の非線形光学効果の一種である光第2次高調波発生(second-harmonic generation:SHG)を利用した近接場光学顕微鏡を構築し、得られた知見や技術を非線形顕微振動に適用することにした。光源には試料や探針へのダメージを最小限とするため繰り返し周波数の高いモード口ックレーザーを用いた。光学配置としては、励起光を全反射条件で直角プリズムに入射し、シングルモード光ファイバを用いた探針によりその全反射面を走査した。画像化を行うにあたっては、短時間で再現性のよい信号を得ることが重要である。そのため、信号の検出方法として、光計数法ではなくロックインアンプを用いることができる様に光学系を最適化することを目標とした。その結果、シリカ基板上に製膜した2-methyl-4-nitoroaniline微結晶(平均膜厚数十ナノメートル)の試料から、数百ミリ秒程度で再現性のよい信号を得ることに成功した。また、反転中心を持つためSHG不活性な4-nitoroaniline結晶からも近接場領域ではSHGを観測することができた。これは、探針との相互作用による反転中心の破れが試料表面近傍で生じたためと考えられる。

本研究的目的是使用线性和非线性光学方法进行近场微振动光谱分析。由于非线性光学效应获得的信号非常微弱，目前还无法利用近场显微镜直接观察信号。因此，我们构建了一种利用光学二次谐波产生（SHG）（一种二阶非线性光学效应）的近场光学显微镜，并将所获得的知识和技术应用于非线性微观振动。。使用高重复频率模式激光器作为光源，以尽量减少对样品和探针的损坏。对于光学装置，激发光在全反射条件下入射到直角棱镜上，并使用单模光纤通过探针扫描其全反射表面。进行成像时，在短时间内获得具有良好再现性的信号非常重要。因此，我们的目标是优化光学系统，以便我们可以使用锁相放大器代替光学计数方法作为信号检测方法。结果，他们成功地在几百毫秒内从沉积在二氧化硅基板上的2-甲基-4-硝基苯胺微晶（平均膜厚为几十纳米）样品中获得了具有良好再现性的信号。此外，即使是 4-硝基苯胺晶体，也可以在近场区域观察到二次谐波，该晶体具有反转中心并且二次谐波不活跃。这被认为是因为由于与探针的相互作用，反转中心处的断裂发生在样品表面附近。