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2013年9月18日
波長850ナノメートルのレーザー光を用いて幅5ナノメートルの金のパターンを画像化
株式会社日立製作所(執行役社長:中西 宏明/以下、日立)は、このたび、カーボンナノチューブ*1(以下、CNT:Carbon Nanotube)を探針(プローブ)に用いた近接場光学顕微鏡(以下、NSOM:Near-field Scanning Optical Microscope)を開発し、波長850ナノメートルのレーザー光を用いて、幅5ナノメートル(1ナノメートルは100万分の1ミリメートル)の金のパターンの画像化に成功しました。開発したNSOMは、4ナノメールに尖らせたCNTの先端に近接場光*2 と呼ばれる物体表面近くだけに存在できる特殊な光を生成し、これを走査することによって物質表面から反射する光を分析・画像化する技術です。光による計測は大気中あるいは液中で、物質にダメージを与えることなく組成や分子構造を測定できることから、今後、生体細胞や先端高機能材料のナノメートル単位の分析に道を拓く技術として期待されます。
細い針を移動させて物質表面の状態を調べる走査プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)は、1986年にGerd BinnigとHeinrich Rohrerがノーベル物理学賞を受賞した走査型トンネル顕微鏡(STM:Scanning Tunneling Microscope)や原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)などが、すでに産業分野に応用されています。これらのSPMは、原理的に物質表面の凹凸は測定できますが、物質の組成やどのような分子構造であるかなどの分析はできません。これに対して、プローブの先端から細い光を出し物質表面から反射する光の情報を分析するNSOMは、微小部分の組成や分子構造を知ることができます。また、大気中や液中で測定を行えるため、生きている細胞などの計測に適しています。
一方、NSOMの最大の課題は、微小な光スポットを作り出すことです。例えば、人間の目に見える光の波長は約500ナノメートルですので、数ナノメートルの対象物を観察するためには、これを数百分の一に絞らなければなりません。今回、日立は、プローブにCNTを用いることで、数ナノメートルの大きさの金のパターンの画像化に成功しました。技術の詳細は以下の通りです。
今後、開発したNSOMを、生体細胞の蛋白質などの構造、機能、化学結合状態(分子や原子の結合状態)の解析に活用することにより、再生医療を始めとするヘルスケア分野の研究・開発に寄与していくとともに、社会イノベーション事業を支える次世代ナノ材料の物性・構造解析など基礎研究分野にも応用していく予定です。
なお、本技術は、2013年9月16日から20日まで同志社大学で開催される「2013年応用物理学会秋季学術講演会」にて発表する予定です。
本開発の一部は、(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託業務「低損失オプティカル新機能部材技術開発」の結果得られたものです。
株式会社日立製作所 研究開発本部 技術統括センタ [担当:吉田、北潟]
〒244-0817 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地
電話050-3135-3409 (直通)
以上