Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

June 20, 2013, Gaithersburg--光学および走査型電子顕微鏡(SEM)の長所を統合した高速、多用途、高分解能技術により、10nmサイズまで表面および表面下の特徴を見ることができる。
NISTの研究チームは、ナノスケールの特徴を画像化するために、旧いブラウン管テレビが画像を生成するのと同じプロセス(陰極線発光)を用いる新しい顕微鏡を開発した。
この新しい顕微鏡は電子ビームを使い特殊設計の量子ドットアレイを活性化させて、いわゆる光の「近接場」効果を利用する。この放射光の局所効果と電子ビームの位置を関連づけることで、これらの効果の空間像がナノスケール分解能で再構成できる。
この技術ではナノスケール顕微鏡の2つの問題を巧みに回避している。通常の光学顕微鏡で分解能が光波長の約1/2より良くならない(グリーンの光では約250nm)という回折限界、組織的に脆弱な試料で破壊的となる、相対的に高いエネルギーの電子顕微鏡の試料準備要件。
この技術の共同開発者、NIST研究者Nikolai Zhitenev氏によると、近接場光イメージングのためにリンコーティングを用いるアイデアは数年前に思いついたが、当時は、十分に薄くできるリンがなかった。厚いリンでは光が発散して解像度が著しく悪くなる。事情が変わったのは、照明アプリケーション向けに最適化された量子ドットを造る企業の研究者とNISTの研究者がチームを組んだ時だった。量子ドットは潜在的にリンと同じ働きをする。コーティングに使用できて、電子ビームを吸収するに十分な厚さになり、また光がサンプルに届く程度の薄さにできる。共同研究の結果、量子ドットは電子ビームで活性化すると可視光域で低エネルギーフォトンを効率よく生成することが分かった。薄膜光源が手に入ったことで研究グループは、厚さを約50nmにコントロールした薄膜見本にドットを堆積するプロセスを開発した。
この新しい技術は、量子ドットをコーティングしたサンプルに電子ビームを走査することで機能する。ドットは電子のエネルギーを吸収し、それを可視光として放射。可視光は、ドットをコーティングした表面と相互作用し、その表面に浸透する。サンプルとの相互作用の後、散乱フォトンを隣接のフォトディテクタを用いて集め画像が構成される。この技術の最初のデモンストレーションは、フォトディテクタそのものの自然のナノ構造を画像化することに利用された。光源もディテクタもサンプルに近接しているので、回折限界は当てはまらず、極めて小さな対象物も画像化できる。
(詳細は、 www.nist.gov)