原子間力顕微鏡を利用した物質表面間相互作用力の測定法の開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555227
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 東谷 公 京都大学, 工学部, 教授 (10039133)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神田 陽一 京都大学, 工学部, 助手 (60243044) ; 森 康維 同志社大学, 工学部, 助教授 (60127149)
• Keywords: 原子間力顕微鏡 / 表面 / 電気二重層 / 吸着層

Research Abstract

1.原子間力顕微鏡画像の高精度化
原子間力顕微鏡は、探針と試料の相互作用力を利用しているので、得られる画像は、探針の形状、角度の影響を大きく受ける。球形単分散粒子を校正に用いることにより、探針の角度や曲率半径の推測が可能となった。さらにこの推測値から、試料の真の形状を推測することが可能となった。
2.相互作用力測定用カンチレバ-の開発
エポキシ系ボンドにより、原子間力顕微鏡のカンチレバ-先端への球形単分散微粒子の接着に成功した。これにより、粒子-表面間及び粒子-粒子間相互作用力の直接測定が可能となった。
3.相互作用力の測定
(1)電解質水溶液系 電解質溶液中で、本課題にて開発したカンチレバ-を用いて、雲母-粒子間相互作用力を測定した。結果は、よく知られたDLVO理論による界面間相互作用の理論値とよく一致した。さらに、約2nm以下の非常に短距離では表面吸着層によると思われる付加的な斥力が観察され、その大きさは、イオンの水和エンタルピーの順序と一致した。以上のように、本課題で開発したカンチレバ-により、よく知られたDLVO理論を実験的に確かめただけでなく、水和力など付加的な力も測定することが出来、またその存在を明らかにした。
(2)水-アルコール系、非水系においては、水系におけるDLVO理論のような統一的な理論がなく、その構築が望まれている。そこで、まず第一段階として、本課題で開発したカンチレバ-を用いて、アルコール水溶液中で、雲母-粒子間相互作用力を測定し、水系との違いを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 東谷 公: "原子間力顕微鏡による界面相互作用の測定" 化学工学会熊本大会要旨集. B105- (1994)
• [Publications] 東谷 公: "原子間力顕微鏡を用いた液相における固体表面-探針間相互作用の検討" 化学工学会第27回秋季大会要旨集. S301 (1994)
• [Publications] 東谷 公: "Modeling the AFM Images of Colloidal Particles" 化学工学会第60年会要旨集. C108- (1995)
• [Publications] 神田 陽一: "原子間力顕微鏡によるアルコール中での表面間力の測定と表面吸着層の構造" 化学工学会第60年会要旨集. C109- (1995)
• [Publications] 東谷 公: "原子間力顕微鏡を用いた液相における平板-粒子間相互作用の検討" 化学工学会第60年会要旨集. C110- (1995)
• [Publications] 東谷 公: "原子間力顕微鏡を用いた電解質溶液中の雲母-探針間近距離相互作用の検討" 化学工学会第60年会要旨集. M302- (1995)