2023 Fiscal Year Final Research Report

Functional Surface Core Analysis

Planned Research

PDF

Project Area	New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores
Project/Area Number	19H05789
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	Masayuki Abe 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (00362666)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	Custance Oscar 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 上席研究員 (00444555) 勝部大樹国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (00831083) 稲見栄一高知工科大学, システム工学群, 准教授 (40420418) 山下隼人大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (10595440)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords	非接触原子間力顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / 高速原子間力顕微鏡 / パルスレーザー堆積法 / 光触媒 / 金属酸化物 / TiO2 / SnO2
Outline of Final Research Achievements	With regard to functional core surface atomic-level analysis, we established sample preparation methods for SnO2 and CeO2, which enabled atomic-level analysis. The oxygen defects and (1x2) surface structure of rutile TiO2(110) surface were analyzed in detail, and it was clarified that the line defects are negatively charged and do not adsorb water. The structure of oxygen-depleted line defects was confirmed experimentally and computationally; the fabrication method of SnO2 surface was established and successfully observed with atomic resolution; the photocatalytic reaction on TiO2 surface was observed in real time and the lipid bilayer degradation rate of gold-loaded TiO2 was demonstrated; automated SPM technique was developed and monoatomic level measurement for a long time was possible. Automated SPM technology has been developed, enabling long-time measurements at the monoatomic level.
Free Research Field	走査型プローブ顕微鏡
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究は、これまで作製が困難であったSnO2やCeO2などの試料作製方法を確立し、原子レベルでの解析を可能にした。これにより、光触媒や抗菌性材料の性能向上が期待され、環境浄化や医療分野での応用が進む。特に、TiO2表面の光触媒反応のリアルタイム観察や、抗菌性TiO2コーティング技術の開発により、持続可能な社会の実現に貢献する。また、SPM技術の自動化により、正確かつ効率的なデータ取得が可能となり、基礎研究の発展に寄与する。