Низкотемпературный сканирующий ближнепольный оптический микроскоп

• Автор: Снигирева, Мария Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Оглавление
Введение
Г лава 1. Литературный обзор
1Л. Введение
1.2. Возможность разрешения, превышающего критерий Релея
1.3. Реализация сверхразрешения
1.4. Низкотемпературные зондовые приборы
1.5. Изучение .Г-агрегатов цианиновых красителей
Глава 2. Низкотемпературный сканирующий ближнепольный оптический микроскоп
2.1. Общее описание прибора
2.2. Зонды
2.3. Датчик положения зонда
2.4. 2-подвижка
2.5. Пьезоэлектрический сканер
2.6. Оптическая система регистрации переизлученного света
2.7. Система охлаждения и регулировки температуры
2.8. Основные результаты Главы
Глава 3. Апробация низкотемпературного СБОМ
3.1. Методика получения изображений при комнатной температуре
3.2. Методика получения изображений при низкой температуре
3.3. Тестовые измерения. Калибровка ху-сканера
3.4. Основные результаты Главы

Глава 4. Изучение .Г-агрегатов карбоцианиновых красителей
4.1. Изучение .Г-агрегатов А ЦК
4.2. Изучение 1-агрегатов 3
4.3. Основные результаты Г лавы
Выводы
Благодарности
Список литературы

Введение
Актуальность темы.
В последнее время активно ведутся исследования и разработки по приоритетным направлениям нанотехнологии и нанобиотехнологии с целью проектирования и определения характеристик систем с характерным размером в нано-метровом масштабе и создания устройств с применением нанотехнологии для изучения биологических систем. Для активного развития этих направлений, несомненную актуальность приобретает создание приборов, имеющих достаточное разрешение для получения изображения наноразмерных объектов, а также позволяющих исследовать их разнообразные физические свойства. В частности, оптическая визуализация и изучение оптических свойств наноразмерных объектов, представляют собой актуальные, но нетривиальные по сложности экспериментальные задачи.
В дифракционной оптике предполагается, что при получении оптического изображения существует фундаментальное ограничение на разрешение, определяемое дифракционным пределом - Я/2, где Я — длинна волны света. Однако, как было показано, используя затухающие в 2-х направлениях волны, стало возможным создать сканирующий ближнепольный оптический микроскоп (СБОМ), разрешающая способность которого не имеет ограничений связанных с дифракцией. Если расстояние л от зонда, имеющего радиус диафрагмы а, до поверхности образца удовлетворяет условию а< Я, г « Я, то размер светового пятна на образце будет близок к размеру диафрагмы. При перемещении зонда вдоль поверхности образца возможна реализация оптического изображения объекта не ограниченного дифракцией. Такое изображение может быть получено в конфигурациях регистрации оптического сигнала: на пропускание, или на отражение.

[81]. Недавно топография и флюоресцентные изображения отдельных трубчатых Кагрегатов АЦК были получены с помощью поляризационных СБОМ измерений [82]. В данной работе сигнал регистрируется таким образом, что при сканировании поверхности образца можно получить одновременно два СБОМ-изображения с взаимно перпендикулярными направлениями поляризации. Благодаря такой конфигурации можно численно определить дихроизм отдельных
.[-агрегатов: О = ——-, где 1Х и 1У - интенсивности фотолюминесценции, соответ-
/*+/у
ствующие двум направлениям поляризации. Как следствие, можно получить информацию об изменениях эмиссии экситонных состояний вдоль трубчатого .1-агрегата в направлениях вдоль и поперек его оси. Для изученных в данной работе 1-агрегатов АЦК была предложена модель трубки с двойными стенками.
В ряде работ показано значительное увеличение квантового выхода флуоресценции .Г-агрегатов цианиновых красителей при понижении температуры. Например, в работе [83] изучалась зависимость относительного квантового выхода флуоресценции 1-агрегатов красителя псевдоизоцианина в диапазоне температур 1.5 — 190 К (Рис. 15). В работе [84] были изучены .Г-агрегаты красителя ТНГАТБ в диапазоне температур 4.2 - 130 К (Рис. 16). Оба графика могут послужить аргументом в пользу того, что изучение .1-агрегатов цианиновых красителей при низких температурах представляется существенно более эффективным, т.к. увеличение относительного квантового выхода флуоресценции значительно повышает контрастность изображений.