環境共生学部
LABORATORY
環境問題の解決、また Society 5.0の実現に向けて、新しい素材や機能性材料の開発、デバイスの超小型化・高集積化のための技術開発が行われています。ナノサイズの材料物質の特性についての知見は新規材料開発に必須です。環境物理工学研究室では、近接場光を利用してナノサイズの物質、ナノ構造を持つ2次元物質の物性評価を行います。また、ナノスケールでの局所的な光照射による物質の機能探索、更には新しい機能を持つ光学観察装置の開発を行いたいと考えています。
一般的に微小な物を観るためには光学顕微鏡を使います。色と形が判ります。光で見ると物の色を観ることができ、観えた色で物質の性質を知ることができます。しかし回折限界のために、その空間分解能は波長の半分程度に制限されます。つまり、観察可能な大きさには限界があります。近接場光を使うことで回折限界の制限を回避します。
微小光源を近接場光を使って実現する方法はいくつかあります。
本研究室ではプローブと呼ばれる探針の先端に作製したナノサイズの微小開口を用います。
光学観察には、反射、透過(吸収)、発光、散乱など複数の観察方法があります。これらの光を使って観察・測定した結果に、観察対象の物質の特徴が反映されます。
例えば光吸収で、図に示すような「暗記シートのような赤い透明な下敷き(赤い透明シート)」を観察するとします。白色光をを通して「赤い透明シート」を見たとき、光スペクトルで示すように赤色が「赤い透明なシート」を透過するため、「赤い透明シート」は赤色に見えます。つまり、この「赤いシート」は“赤以外の色を吸収する”という特徴があることがわかります。
このようなスペクトルは材料物質の持つエネルギー状態を反映します。非破壊観察が可能である光を使った観察手法は、物質の性質を調査・探索するための重要な技術です。
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