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走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー及びそれを具備する走査型プローブ顕微鏡

国内特許コード P110004090
整理番号 A252P100
掲載日 2011年7月6日
出願番号 特願2007-512847
登録番号 特許第5172331号
出願日 平成18年3月30日(2006.3.30)
登録日 平成25年1月11日(2013.1.11)
国際出願番号 JP2006306648
国際公開番号 WO2006106818
国際出願日 平成18年3月30日(2006.3.30)
国際公開日 平成18年10月12日(2006.10.12)
優先権データ
  • 特願2005-100934 (2005.3.31) JP
発明者
  • 丸山 健一
  • 鈴木 孝治
  • 伊與木 誠人
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 株式会社日立ハイテクサイエンス
発明の名称 走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー及びそれを具備する走査型プローブ顕微鏡
発明の概要 要約
原子間力顕微鏡と近接場光学顕微鏡を兼備した顕微鏡で電気化学測定も行うことができる顕微鏡及びそのためのカンチレバーが開示されている。原子間力顕微鏡のプローブとして用いられる、先端が尖った光透過性材料を金属層で被覆し、さらに該金属層を絶縁層で被覆し、先端部のみ絶縁層を除去して金属層を露出させ、この僅かに露出した金属層を作用電極として用いることにより、該プローブを原子間力顕微鏡及び近接場光学顕微鏡のプローブとしてのみならず、電気化学顕微鏡の電極としても用いることができ、それによって、原子間力顕微鏡、近接場光学顕微鏡及び電気化学顕微鏡の機能を兼備させることができる。
従来技術、競合技術の概要


走査型プローブ顕微鏡は、試料の極近傍を、先端のとがったプローブで走査して試料を観察する顕微鏡の総称であり、代表的なものとして原子間力顕微鏡が知られている。原子間力顕微鏡としては、先端部が鉤状に湾曲したカンチレバーを具備し、鉤状に湾曲した先端部をプローブとして用いるものが知られている。試料とプローブ先端との間の原子間力に基づくカンチレバーの変位を測定することにより、試料の表面形状が観察される。



このような原子間力顕微鏡のカンチレバー及びプローブを、光ファイバーのような光導波性材料で形成し、プローブ先端部以外の部分又はプローブ先端部を含めて、プローブを金属層で被覆することにより、該プローブを、近接場光学顕微鏡のプローブとして兼用することにより、原子間力顕微鏡と近接場光学顕微鏡の機能を兼備した走査型プローブ顕微鏡も知られている(特許文献1)。すなわち、光導波性のカンチレバーにレーザー光を通してプローブ先端に導くと、プローブ先端部からエバネッセント光が照射され、例えば蛍光標識した試料等をこのエバネッセント光により励起し、発せられる蛍光を検出することにより試料を光学的に観察することが可能になる。このように、原子間力顕微鏡と近接場光顕微鏡の機能を兼備した顕微鏡では、原子間力顕微鏡により試料の形状を観察でき、同時に、蛍光標識した種々の物質を観察できるので、例えば、これを用いて細胞を観察することにより、細胞の微細な形状と、例えば蛍光標識化したカルシウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン等の細胞内分布を同時に観察することができる。



一方、本願共同発明者らは、先に、先端がとがった光ファイバー上に形成した金属層を電極として用いて、該金属層の全面上に樹脂被膜を電着し、次いで加熱して該樹脂被膜を収縮させて樹脂被膜の先端部を破り、下層の金属層を露出させることにより、極めて微細な電極を形成する方法を発明した(特許文献2)。



【特許文献1】
特許第2704601号掲載公報
【特許文献2】
特開2004-45394号公報
【特許文献3】
特開2001-208671号公報
【特許文献4】
特許第3264824号掲載公報
【特許文献5】
特開平9-89911号公報
【特許文献6】
特開平11-51943号公報

産業上の利用分野


本発明は、走査型プローブ顕微鏡用カンチレバー及びそれを具備する走査型プローブ顕微鏡に関する。本発明の走査型プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡、近接場光学顕微鏡及び電気化学顕微鏡として機能し得る。

特許請求の範囲 【請求項1】
先端にプローブが設けられた走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーであって、前記プローブは、少なくとも一部が光透過性である基材と、該基材上に形成された導体層と、該導体層上に積層された絶縁層を具備し、前記プローブの先端には、前記絶縁層が存在せず、前記カンチレバーは、前記プローブの前記光透過性基材に連通する光導波路を有し、前記光透過性基材は前記プローブの先端まで連続し、前記プローブの先端には、前記導体層が存在せず、前記光透過性の基材及び前記導体層の端面が露出しており、前記プローブを先端側から見た場合、前記導体層が存在しない前記プローブ先端の開口部の外周上に前記導体層が形成され、該導体層の外周上に前記絶縁層が形成され、前記開口部の基端部の直径が0.2nm~200nmであり、走査型プローブ顕微鏡が、原子間力顕微鏡、電気化学顕微鏡及び近接場光顕微鏡としての機能を有するものであり、前記導体層が電気化学顕微鏡の作用極として用いられ、前記光透過性基材を介してエバネッセント光が照射され及び/又は試料表面に発生したエバネッセント光が集光される、走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーの製造方法であって、基材上に導体層を形成する工程と、該導体層を一方の電極として絶縁性塗料により絶縁層を電着する工程と、形成された絶縁層を加熱してプローブ先端の導体層を前記絶縁層から露出させる工程を含み、プローブ先端において前記絶縁層から露出している導体層の少なくとも一部を除去して開口部を形成する工程をさらに含む、カンチレバーの製造方法

【請求項2】
前記カンチレバーが、前記プローブと一体に光ファイバーにより形成され、該光ファイバーの先端が先鋭化され、かつ、該光ファイバーの長軸に対して先端が湾曲している請求項1記載の方法

【請求項3】
前記導体層の最表面が金、金合金、白金又はカーボンから成る請求項1又は2記載の方法

【請求項4】
前記導体層の表面が、段差又は角を持たず滑らかに形成されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法

【請求項5】
イオンビームを照射して、前記導体層の少なくとも一部を、その下の基材と共に除去する請求項1~4のいずれか1項に記載の記載の方法。

【請求項6】
ストレート型の走査型プローブ顕微鏡用プローブであって、前記プローブは、少なくとも一部が光透過性であり先端が先鋭化された基材と、該基材上に形成された導体層であって、該導体層の表面が、段差又は角を持たず滑らかに形成されており、該導体層上に積層された絶縁層を具備し、前記プローブの先端には、前記絶縁層が存在せず、前記光透過性基材は前記プローブの先端まで連続し、前記プローブの先端には、前記導体層が存在せず、前記光透過性の基材及び前記導体層の端面が露出しており、前記プローブを先端側から見た場合、前記導体層が存在しない前記プローブ先端の開口部の外周上に前記導体層が形成され、該導体層の外周上に前記絶縁層が形成され、前記開口部の基端部の直径が0.2nm~200nmであり、走査型プローブ顕微鏡が、原子間力顕微鏡、電気化学顕微鏡及び近接場光顕微鏡としての機能を有するものであり、前記導体層が電気化学顕微鏡の作用極として用いられ、前記光透過性基材を介してエバネッセント光が照射され及び/又は試料表面に発生したエバネッセント光が集光される、ストレート型の走査型プローブ顕微鏡用プローブの製造方法であって、基材上に導体層を形成する工程と、該導体層を一方の電極として絶縁性塗料により絶縁層を電着する工程と、形成された絶縁層を加熱してプローブ先端の導体層を前記絶縁層から露出させる工程を含み、プローブ先端において前記絶縁層から露出している導体層の少なくとも一部を除去して開口部を形成する工程をさらに含む、プローブの製造方法

【請求項7】
前記導体層の最表面が金、金合金、白金又はカーボンから成る請求項記載の方法
国際特許分類(IPC)
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 医療に向けた化学・生物系分子を利用したバイオ素子・システムの創製 領域
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