課題番号 ：S-20-OS-0031
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：近接場光学顕微鏡の金属探針開発
Program Title (English) ：Fabrication of metallic tips for near-field scanning optical microscopy
利用者名（日本語） ：馬越貴之、加藤遼、Rhea Thankam Sam吉岡伸悟、緑裕作、守岡亮太、森山季、荒田博
Username (English) ：Takayuki Umakoshi, Ryo Kato, Rhea Thankam Sam, Shingo Yoshioka, Yusaku Midori, Ryota Morioka, Toki Moriyama, Hiroshi Arata
所属名（日本語） ：大阪大学大学院工学研究科精密科学・応用物理学専攻ナノスペクトロスコピー領域Affiliation (English) ：Nano-Spectroscopy, Department of Applied Physics, Osaka University

１．概要（Summary）
近接場走査型光学顕微鏡の金属ナノ探針は、測定結果を左右する重要な役割を担っている。探針先端の金属微細構造をナノスケールで制御することで、単分子レベルの空間分解能及び高い再現性を実現することができる。本研究では、金属ナノ探針の構造を制御し、高効率な近接場光学測定を実現する金属探針を開発する。
２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
走査型電子顕微鏡 日立ハイテクノロジーズ“SU9000”
【実験方法】
原子間力顕微鏡用シリコンカンチレバーを水蒸気含有下で熱酸化し二酸化シリコンに変換し、二酸化シリコン表面に銀を熱蒸着することで金属ナノ探針を作製した。蒸着角度、速度を最適化することで、グレイン状の探針の作製を行った。作製した探針を利用して試料の光学測定を実施した後、探針先端の形状を、走査型電子顕微鏡で観察した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
作成した銀ナノ探針を用いて分光測定及び探針のSEM観察を行った。金の薄膜上に剥離した二硫化タングステン（WS2）を用いて、試料のラマン散乱光を測定した。下図(a)に示すのは、グレイン状の銀探針を用いた時のWS2のラマン散乱スペクトルである。金属探針を試料に近づけた時のスペクトルと、金属探針無しの時のスペクトルを比較すると、探針有りのスペクトルで、試料のラマン散乱光の増強が確認できる。下図(b)は、(a)のスペクトルを得た時の探針のSEM像である。一方で、複数の測定結果より、測定中に(c)のように先端に構造が大幅な損傷を受けている探針があることが分かった。今後は、探針が測定中に損傷を受ける原因について注意深く調査してく必要がある。
４．その他・特記事項（Others）
R1年度試行的利用の採択を受け実施した。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
Presentation
(1) Takayuki Umakoshi, Yuika Saito, and Prabhat Verma, “Plasmon-nanofocused broadband light source”, JSAP-OSA joint symposia 2020, 9p-Z16-1, online, September 8-11, (2020). Invited talk
(2) 馬越貴之、“近接場光学顕微鏡の高速化　-生命ナノ動態をありのままに観察する光学顕微鏡を目指して-”、SY09-3、日本放射線影響学会第63回大会、online、2020年10月

６．関連特許（Patent）
なし。