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2008 Fiscal Year Annual Research Report

走査プローブ顕微鏡を用いた分子系高次機能の研究

Planned Research

Project AreaMolecular Science for Supra Functional Systems ? Development of Advanced Methods for Exploring Elementary Process
Project/Area Number 19056006
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

大西 洋  Kobe University, 理学研究科, 教授 (20213803)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木村 建次郎  神戸大学, 理学研究科, 講師 (10437246)
野本 知理  神戸大学, 自然科学系先端融合研究環分子フォトサイエンス研究センター, 学術研究員 (00510520)
Keywords走査プローブ顕微鏡 / 非接触原子間力顕微鏡 / 走査トンネル顕微鏡 / 埋没界面 / 触媒 / 二酸化チタン / ケルビンプローブ顕微鏡 / 仕事関数
Research Abstract

物質やエネルギーを外界からうけとり、他の形態に変換して戻すことによって、界面は多彩な機能を発揮する。生体膜や溶媒抽出(液体-液体界面)、触媒や光触媒(固体-気体界面)、電池や液晶(固体-液体界面)、ポリマー多層膜やEL素子(固体-固体界面)などのように人の役に立つ界面は媒質に埋没した状態で動作する。埋没界面に埋め込まれた分子系が発揮する高次機能を理解することが本研究の目標である。
カンチレバーの共鳴振動数変化を検出することで探針にかかる力を計測する方式の原子間力顕微鏡(FM-AFM)は、さまざまな固体表面の単一原子分子を画像化する手法としてめざましく発展しつつある。JST先端計測機器開発事業と共同で開発した顕微鏡装置を用いて、KCl水溶液(濃度1mol l^<-1>)に浸積した二酸化チタン(110)単結晶面を観察した。室温で連続観察した凹凸像によると、高さ2nmの堆積物が二酸化チタン表面を一時間程度あいだに覆っていった。堆積物がKCl固体であるとすれば、溶解度(3.4mol l^<-1>)より低い濃度の溶液からの沈殿生成は予想外である。二酸化チタンと接する界面に溶質が濃縮されるという作業仮説にたち、溶質と濃度を変化させた系統的な実験にもとづいて、沈殿生成のメカニズムを明らかにする。
顕微鏡探針にかかる力を探針-表面距離の関数として精密計測したところ、単調に減衰しつつ表面から2nm沖合までおよぶ背景力に加えて、0.4nmに極大をもつ成分が検出された。前者は二酸化チタン-水溶液界面の電気二重層が探針-水溶液界面の電気二重層と重なることに起因する斥力、後者は二酸化チタン表面近傍で構造化された溶媒分子が探針におよぼす斥力である。二重層斥力の到達距離が堆積物の厚さと一致したことは、電気二重層と堆積現象とのあいだに何らかの因果関係があることを示唆している。

  • Research Products

    (52 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (41 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Metal-to-Oxide Charge Transfer Observed by a Kelvin Probe Force Microscope2009

    • Author(s)
      Akira Sasahara, Kumiko Hiehata, *Hiroshi Onishi
    • Journal Title

      Catalysis Surveys from Asia 113

      Pages: 9-15

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cr-Sb Co-doped TiO_2 from First Priciples Calculations2009

    • Author(s)
      Cristiana Di Valentin, Gianfranco Pacchioni, Hiroshi Onishi, Akihiko Kudo
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett 469

      Pages: 166-171

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Atomic Force Microscope Study of Vanadium-Benzene Sandwich Clusters Soft-Landed on Self-Assembled Monolayers2009

    • Author(s)
      S. Nagaoka, K. Ikemoto, K. Fujio, K. Hiehata, A. Sasahara, M. Mitsui, H. Onishi, A. Nakajima
    • Journal Title

      The European Physical Journal D 52

      Pages: 103-106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evidence for Vacancy Creation by Chromium Doping of TiO_2(110)2009

    • Author(s)
      Ralf Bechstein, Misunori Kitta, Jens Schiftte, Angelika Kuhnle, Hiroshi Onishi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C 113

      Pages: 3277-3280

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lateral Distribution of N3 Dye Molecules on TiO_2(110) Surface2009

    • Author(s)
      Masatoshi Ikeda, Naoki Koide, Liyuan Han, Chi Lun Pang, Akira Sasahara. Hiroshi Onishi
    • Journal Title

      IJ. Photochem. Photobiology A 202

      Pages: 185-190

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fourth-order Raman Spectroscopy of Adsorbed Organic Species on TiO_2 Surface2008

    • Author(s)
      Tomonori Nomoto, Hiroshi Onishi
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett 455

      Pages: 343-7347

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scanning Tunneling Microscopy Study of Black Dye and Deoxycholic Acid Adsorbed on a Rutile TiO_2(110)2008

    • Author(s)
      Masatoshi Ikeda, Naoki Koide, Liyuan Han, Akira Sasahara, Hiroshi Onishi
    • Journal Title

      Langmuir 24

      Pages: 8056-8060

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Work Function on Dye-adsorbed TiO_2 Surfaces Measured by Using a Kelvin Probe Force Microscope2008

    • Author(s)
      Masatoshi Ikeda, Naoki Koide, Liyuan Han, Akira Sasahara, Hiroshi Onishi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C 112

      Pages: 6961-6967

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Kelvin Probe Force Microscope Observation of Chlorine-Adsorbed TiO_2(110) Surfaces2008

    • Author(s)
      Kumiko Hiehata, Akira Sasahara, Hiroshi Onishi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys 47

      Pages: 6149-6152

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 液中ダイナミックモード原子間力顕微鏡による水溶液・二酸化チタン界面の局所溶媒和構造解析2009

    • Author(s)
      日浅巧, 木村建次郎, 大西洋, 大田昌弘, 渡邊一之, 粉川良平, 大藪範昭, 小林圭, 山田啓文
    • Organizer
      春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      つくば市
    • Year and Date
      2009-03-31
  • [Presentation] 酸化チタン・水溶液界面における局所水和構造のFM-AFM解析2009

    • Author(s)
      日浅巧, 木村建次郎, 大西洋, 大田昌弘, 渡邊一之, 粉川良平, 大藪範昭, 小林圭, 山田啓文
    • Organizer
      日本化学会第89春季年会
    • Place of Presentation
      習志野市
    • Year and Date
      2009-03-27
  • [Presentation] TiO_2界面の四次コヒーレントラマン分光2009

    • Author(s)
      野本知理, 大西洋
    • Organizer
      特定領域研究「高次系分子科学」・SFG研究会合同シンポジウム「表面・界面を観る非線形分光の新しい展開」
    • Place of Presentation
      和光市
    • Year and Date
      2009-03-24
  • [Presentation] 界面近傍でのTHz光パルス検出 : 界面の低波数振動スペクトル測定に向けて2009

    • Author(s)
      野本知理, 大西洋
    • Organizer
      特定領域研究「高次系分子科学」・SFG研究会合同シンポジウム「表面・界面を観る非線形分光の新しい展開」
    • Place of Presentation
      和光市
    • Year and Date
      2009-03-24
  • [Presentation] Local Hydration Structures Investigated by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2009

    • Author(s)
      K. Kimura, T. Hiasa, H. Onishi, M. Ohta, K. Watanabe, R. Kokawa, S. Ido, N. Oyabu, K. Kobayashi, T. Imai, H. Yamada
    • Organizer
      Japan-India Exchange Seminar, Recent Progress in Spectroscopy and Theory in Chemistry
    • Place of Presentation
      カルカッタ、インド
    • Year and Date
      2009-03-07
  • [Presentation] Near-surface Low-frequency Vibrations of TiO_2 (110) Observed by Fourth-order Coherent Raman Spectroscopy2009

    • Author(s)
      T. Nomoto, H. Onishi
    • Organizer
      Japan-India Exchange Seminar, Recent Progress in Spectroscopy and Theory in Chemistry
    • Place of Presentation
      カルカッタ、ノンド
    • Year and Date
      2009-03-07
  • [Presentation] 埋もれた物質界面における構造解析のための新規走査型プローブ顕微鏡法の開拓2009

    • Author(s)
      木村建次郎
    • Organizer
      阿南工業高等専門学校第7回寄附講座セミナー
    • Place of Presentation
      阿南市
    • Year and Date
      2009-02-23
  • [Presentation] 可視光で動作する光触媒の分光計測2009

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      阿南工業高等専門学校第7回寄附講座セミナー
    • Place of Presentation
      阿南市
    • Year and Date
      2009-02-23
  • [Presentation] FM-AFM Study of Buried Metal Oxide Interface2009

    • Author(s)
      K. Kimura, S. Kataoka, T. Hiasa, A. Sasahara, H. Onishi, N. Oyabu, M. Ohta, K. Watanabe, R. Kokawa, K. Kobayashi, H. Yamada
    • Organizer
      The Sixth International Workshop on Oxide Surfaces (IWOX-VI)
    • Place of Presentation
      シュラートミング、オーストリア
    • Year and Date
      2009-01-19
  • [Presentation] 白金担持二酸化チタン表面の組成・構造分析2008

    • Author(s)
      片岡涼美, 日浅巧, 木村建次郎, 大西洋
    • Organizer
      神戸大学研究基盤センター若手フロンティア研究会2008
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2008-12-25
  • [Presentation] 光触媒反応場における局所水和構造計測2008

    • Author(s)
      日浅巧, 木村建次郎, 大西洋, 大田昌弘, 渡邊一之, 粉川良平, 大藪範昭, 小林圭, 山田啓文
    • Organizer
      神戸大学研究基盤センター若手フロンティア研究会2008
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2008-12-25
  • [Presentation] FM-AFM Study of Dye-Adsorbed TiO_2(110) Electrodes2008

    • Author(s)
      Keita Fujio, Kenjiro Kimura, Naoki Koide, Hiroshi Onishi
    • Organizer
      The 16th International Colloquim on Scahnihg Probe Microscopy
    • Place of Presentation
      東伊豆町
    • Year and Date
      2008-12-10
  • [Presentation] AFM study of Pt Nanoparticles on TiO_2(110) Deposited in Solutions2008

    • Author(s)
      Suzumi Kataoka, Takumi Hiasa, Kenjiro Kimura, Hiroshi Onishi, Ryohei Kokawa, Masahiro Ohta, Kazuyuki Watanabe, Noriyuki Oyabu, Kei Kobayashi, Hirofumi Yamada
    • Organizer
      The 16th International Colloquim on Scanning Probe Microscopy
    • Place of Presentation
      東伊豆町
    • Year and Date
      2008-12-10
  • [Presentation] Solvation Structures at a Solution-TiO_2 Interface Studied by Frequency Modulation Atomic Force Miscroscopy2008

    • Author(s)
      Takumi Hiasa, Kenjiro Kimura, Hiroshi Onishi, Ryohei Kokawa, Masahiro Ohta, Kazuyuki Watanabe, Noriyuki Oyabu, Kei Kobayashi, Hirofumi Yamada
    • Organizer
      The 16th International Colloquim on Scanning Probe Microscopy
    • Place of Presentation
      東伊豆町
    • Year and Date
      2008-12-10
  • [Presentation] Molecule-Scale Hydration Structures Investigated by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2008

    • Author(s)
      Kenjiro Kimura, Shinichiro Ido, Noriaki Oyabu, Kei Kobayashi, Takashi Imai, Hirofumi Yamada
    • Organizer
      2008 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ボストン、アメリカ
    • Year and Date
      2008-12-04
  • [Presentation] Scanning Probe Tomography Developed for Visualising Buried Magnetic Structures2008

    • Author(s)
      Kenjiro Kimura, Takumi Hiasa, Hiroshi Onishi
    • Organizer
      2008 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ボストン、アメリカ
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] SPM Observation of Pt Nanopatticles Photodeposited on TiO_2(110)2008

    • Author(s)
      Suzumi Kataoka, Takumi Hiasa, Keniiro Kimura, Hiroshi Onishi
    • Organizer
      2008 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ボストン、アメリカ
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] Scanning Probe Study of TiO_2 Surfaces Placed in Reactive Environment2008

    • Author(s)
      Takumi Hiasa, Suzumi Kataoka, Keniiro Kimura, Hiroshi Onishi
    • Organizer
      2008 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ボストン、アメリカ
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] Development of Scanning Probe Tomography and its Application for Visualizing Internal Nanomagnetic Structures2008

    • Author(s)
      Kenjiro Kimura, Takumi Hiasa, Hiroshi Onishi
    • Organizer
      2008 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ボストン、アメリカ
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] Near-surface Low-frequency Vibrations of TiO_2 (110) Observed by Fourth-order Coherent Raman Spectroscopy2008

    • Author(s)
      Tomonori Nomoto, Hiroshi Onishi
    • Organizer
      日本分光学会国際シンポジウム「テラヘルツ分光, 顕微分光,生細胞分光の分子科学および分子イメージング分野における最近の進歩」
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      2008-11-20
  • [Presentation] ケルビンプローブ顕微鏡を用いた光励起電荷移動の計測2008

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      第28回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      東京都
    • Year and Date
      2008-11-13
  • [Presentation] 走査プローブ顕微鏡を用いた分子系高次機能の研究2008

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      特定領域研究「高次分子系科学」第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪市
    • Year and Date
      2008-11-11
  • [Presentation] 4次のコヒーレントラマン分光法による二酸化チタン(110)表面フォノンのスペクトル2008

    • Author(s)
      野本知理, 大西洋
    • Organizer
      分子科学討論会2008
    • Place of Presentation
      福岡市
    • Year and Date
      2008-10-25
  • [Presentation] 光電着法で作成した白金担持酸化チタン触媒のプローブ顕微鏡観察2008

    • Author(s)
      片岡涼美, 日浅巧, 木村建次郎, 大西洋, 大田昌弘, 渡邊一之, 粉川良平, 大藪範昭, 小林圭, 山田啓文
    • Organizer
      触媒学会第18回キャラクタリゼーション講習会
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2008-10-24
  • [Presentation] 周波数変調方式原子間力顕微鏡を用いた固液界面の観察2008

    • Author(s)
      日浅巧, 木村建次郎, 大西洋, 大田昌弘, 渡邊一之, 粉川良平, 大藪範昭, 小林圭, 山田啓文
    • Organizer
      触媒学会第18回キャラクタリゼーション講習会
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2008-10-24
  • [Presentation] 光電着法により白金を担持した二酸化チタンモデル触媒のAFM観察2008

    • Author(s)
      片岡涼美, 木村建次郎, 大西洋
    • Organizer
      第102回触媒討論会
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2008-09-25
  • [Presentation] 共鳴ラマン分光による可視光動作光触媒の局所構造解析2008

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      第102回触媒討論会
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2008-09-25
  • [Presentation] 光励起電子による赤外吸収検出法の高感度化2008

    • Author(s)
      丸山規司, 大西洋
    • Organizer
      第102回触媒討論会
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2008-09-24
  • [Presentation] Molecular-scale Hydration Structures Investigated by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2008

    • Author(s)
      K Kimura, S. Ido, N. Oyabu, K. Kobayashi, T. Imai, H. Yamada
    • Organizer
      11th International Conference on Non-contact Atomic Force Microscopy (NCAFM2008)
    • Place of Presentation
      マドリッド、スペイン
    • Year and Date
      2008-09-17
  • [Presentation] Charge Transfer Induced by Adatoms and Admolecules2008

    • Author(s)
      Naho Takeuchi, Tomonori Nomoto, Hiroshi Onishi
    • Organizer
      Technical Workshop on Kelvin Probe Force Microscopy
    • Place of Presentation
      マドリッド、スペイン
    • Year and Date
      2008-09-15
  • [Presentation] Electronic Sum-Frequency Spectrum of TiO_2 (110) Surfaces2008

    • Author(s)
      Naho Takeuchi, Tomonori Nomoto, Hiroshi Onishi
    • Organizer
      International Symposium on Surface Science and Nanotechnology (ISSS5)
    • Place of Presentation
      東京都
    • Year and Date
      2008-09-11
  • [Presentation] 液中ダイナミックモード原子間力顕微鏡による局所溶媒和の構造解析2008

    • Author(s)
      木村建次郎, 井戸慎一郎, 大薮範昭, 小林圭, 今井隆志, 大西洋, 山田啓文
    • Organizer
      第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2008-09-04
  • [Presentation] 光電着法により白金を担持した二酸化チタン表面のSPM観察2008

    • Author(s)
      片岡涼美, 木村建次郎, 大西洋
    • Organizer
      第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2008-09-03
  • [Presentation] High-resolution Kelvin probe force microscopy study of Pt clusters on TiO_2(110) in a N_2 gas environment with an atmospheric pressure2008

    • Author(s)
      M. Ohta, K. Watanabe, R. Kokowa, K. Kobayashi, Y. Yamada, A. Sasahara, H. Onishi
    • Organizer
      International Symposium on Creation and Control of Advanced Selective Catalysis
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2008-07-09
  • [Presentation] Time-resolved infrared absorption study of photocatalysts2008

    • Author(s)
      M. Maruyama, T. Nomoto, A. Iwase, H. Kato, A. Kudo, H. Onishi
    • Organizer
      International Symposium on Creation and Control of Advanced Selective Catalysis
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2008-07-09
  • [Presentation] ダイナミックモード原子間力顕微鏡による生体高分子および周辺溶媒和の構造解析2008

    • Author(s)
      木村建次郎, 井戸慎一郎, 大藪範昭, 小林圭, 今井隆志, 松重和美, 大西洋, 山田啓文
    • Organizer
      神戸大学理学研究科生物学専攻学術講演会
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2008-07-09
  • [Presentation] これからの触媒表面科学2008

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      触媒学会第2回触媒道場
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2008-06-28
  • [Presentation] 4次のコヒーレントラマン分光法で観測されたルチル型二酸化チタンの表面フォノンモードの帰属2008

    • Author(s)
      野本知理, 大西洋
    • Organizer
      特定領域研究「高次分子系科学」第3回合同斑会議
    • Place of Presentation
      十日市町
    • Year and Date
      2008-05-28
  • [Presentation] 光電着法を用いて白金を担持した二酸化チタン表面の研究2008

    • Author(s)
      片岡涼美, 木村建次郎, 大西洋
    • Organizer
      特定領域研究「高次分子系科学」第3回合同班会議
    • Place of Presentation
      十日布町
    • Year and Date
      2008-05-28
  • [Presentation] 液中ダイナミックモード原子間力顕微鏡による局所溶媒和構造の観察2008

    • Author(s)
      木村建次郎, 井戸慎一郎, 大藪範昭, 小林圭, 今井隆志, 松重和美, 山田啓文, 大西洋
    • Organizer
      特定領域研究「高次分子系科学」第3回合同班会議
    • Place of Presentation
      十日市町
    • Year and Date
      2008-05-28
  • [Presentation] 走査プローブ顕微鏡でみた光触媒反応2008

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第64回学術講演会「環境材料」セッション
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2008-05-23
  • [Book] 走査プローブ顕微鏡・正しい実験とデータ解析のために必要なこと(分担執筆)2009

    • Author(s)
      大西洋
    • Total Pages
      (65-167, 320-325)456
    • Publisher
      共立出版
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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