1999 Fiscal Year Annual Research Report

原子間力プローブによる力学的相互作用の理論

Research Project

Project/Area Number	11226201
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	塚田捷東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011650)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田村了東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (20282717) 渡辺聡東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (00292772) 岡崎進東京工業大学, 総合理工学研究科, 助教授 (70194339)
Keywords	非接触原子間力顕微鏡 / 表面構造 / 分子間相互作用 / 表面間相互作用 / 探針・表面相互作用力 / 原子間力プローブ / 摩擦素過程 / タンパク質分子
Research Abstract	非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)の機構を理論的に解明し、像の定量的解析法を開発する。測定量がナノスケールでみた物質のどのような特性を反映するのかを解明し、画像や3次元力分布の定量的理論解析法を開発する。さらに摩擦の原子尺度素過程、表面原子種とくに吸着分子の同定法の可能性を理論的に探り、非線形・非局所系としてのナノ構造物質の力学的な性質、散逸過程などを研究している。第一原理計算から探針・表面相互作用力を計算し、これを共鳴周波数シフトに変換して非接触原子間力顕微鏡像を再現するための理論シミュレーション法を開発した。特に、その効率化のための2次元フーリエ変換法を考案し、Si(111)7×7表面,Si(111)√<3>×√<3>-Ag表面に適用して、実験と比較した。さらに走査散逸力顕微鏡の理論を研究し、この実験法が表面のナノ力学的な性質、例えばを表面のやや内部にある空洞の画像化などを検出するため有効なことを確認した。種々の表面構造と探針表面間相互作用の第一原理計算を実行するために、本年度ワークステーションを導入した。この計算機は理論班で必要となるプログラム開発・改良、数値計算、データ処理などを実行するために使用する。また、本研究テーマが大規模数値計算を要することに鑑み、研究の効率的推進のために、並列処理を可能にするよう計算プログラムを改良する作業を進めた。探針と相互作用するタンパク質分子など大きな分子の動力学について予備計算を実施するとともに、大規模計算に適した分子動力学計算プログラムの開発を開始した。

Research Products
(12 results)

All Other

All Publications (12 results)

[Publications] N. Sasaki and M. Tsukada: "New Method of Noncontact AFM Image Simulations"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. 192-194 (1999)
[Publications] N. Sasaki and M. Tsukada: "Theory for the effect of the tip-surface interaction potential on atomic resolution in forced vibration system of noncontact AFM"Appl. Surf. Sci.. 137/3-4. 339-343 (1999)
[Publications] H. Aizawa, M. Tsukada, N. Sato and S. Hasegawa: "Asymmetric Structure of the Si(111)-√<3>×√<3>-Ag Surface"Surface Sci.. 429. 509-514 (1999)
[Publications] M. Ganthier and M. Tsukada: "Theory of non-contact dissipation force microscopy"Phys. Rev. B. 60. 11716-11722 (1999)
[Publications] M. Tsukada, N. Kobayashi, M. Brandbyge and S. Nakanishi: "Physics of Artificial Nano-Structures on Surfaces"Progr. Surf. Sci.. (in press).
[Publications] N. Sasaki, H. Aizawa and M. Tsukada: "Theoretical simulation of noncontact AFM images of Si(111)_3×√<3>-Ag surface based on Fourier expansion method"Appl. Surf. Sci.. (in press).
[Publications] N. Sasaki, H. Aizawa and M. Tsukada: "Fourier Expansion Method for Noncontact AFM Image Simulations - Application to Si(111)√<3>×_3-Ag Surface"J JAP L.. (in press).
[Publications] 佐々木成朗、塚田捷: "原子間力顕微鏡における微視的凝着の理論"日本溶接学会誌. 2月号.
[Publications] N. Yoshii, R. Miyauchi, S. Miura and S. Okazaki: "A Molecular dynamics study of equation of state of water using a fluctuating charge model"Chem. Phys. Lett.. (in press).
[Publications] W. Shinoda and S. Okazaki: "Molecular dynamics study of the dipalmitoyl phosphatidylcholine bilayer in the liquid crystal phase : An effect of the potential force fields on the membrane structure"J. Mol. Liq.. (in press).
[Publications] Y. Suwa, A. Yajima, M. Tsukada, S. Watanabe, M. Ichimura, T. Onogi and T. Hshizume: "Electronic Structures of Atomic Wires on a H-Terminated Si(100) Surface"Transactions Material Research Society of Japan. 24. 213-216 (1999)
[Publications] Y. Suwa, T. Hitosugi, S. Matsuura, S. Watanabe, S. Heike, T. Hashizume and T. Onogi: "Theoretical Study of Diffusion of Ga Atoms on a H-Terminated Si Surface"Transactions Materials Research Society of Japan. 24. 2217-220 (1999)

1999 Fiscal Year Annual Research Report

原子間力プローブによる力学的相互作用の理論

Principal Investigator

塚田 捷 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011650)

Research Products

[Publications] N. Sasaki and M. Tsukada: "New Method of Noncontact AFM Image Simulations"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. 192-194 (1999)

[Publications] N. Sasaki and M. Tsukada: "Theory for the effect of the tip-surface interaction potential on atomic resolution in forced vibration system of noncontact AFM"Appl. Surf. Sci.. 137/3-4. 339-343 (1999)

[Publications] H. Aizawa, M. Tsukada, N. Sato and S. Hasegawa: "Asymmetric Structure of the Si(111)-√<3>×√<3>-Ag Surface"Surface Sci.. 429. 509-514 (1999)

[Publications] M. Ganthier and M. Tsukada: "Theory of non-contact dissipation force microscopy"Phys. Rev. B. 60. 11716-11722 (1999)

[Publications] M. Tsukada, N. Kobayashi, M. Brandbyge and S. Nakanishi: "Physics of Artificial Nano-Structures on Surfaces"Progr. Surf. Sci.. (in press).

[Publications] N. Sasaki, H. Aizawa and M. Tsukada: "Theoretical simulation of noncontact AFM images of Si(111)_3×√<3>-Ag surface based on Fourier expansion method"Appl. Surf. Sci.. (in press).

[Publications] N. Sasaki, H. Aizawa and M. Tsukada: "Fourier Expansion Method for Noncontact AFM Image Simulations - Application to Si(111)√<3>×_3-Ag Surface"J JAP L.. (in press).

[Publications] 佐々木成朗、塚田捷: "原子間力顕微鏡における微視的凝着の理論"日本溶接学会誌. 2月号.

[Publications] N. Yoshii, R. Miyauchi, S. Miura and S. Okazaki: "A Molecular dynamics study of equation of state of water using a fluctuating charge model"Chem. Phys. Lett.. (in press).

[Publications] W. Shinoda and S. Okazaki: "Molecular dynamics study of the dipalmitoyl phosphatidylcholine bilayer in the liquid crystal phase : An effect of the potential force fields on the membrane structure"J. Mol. Liq.. (in press).

[Publications] Y. Suwa, A. Yajima, M. Tsukada, S. Watanabe, M. Ichimura, T. Onogi and T. Hshizume: "Electronic Structures of Atomic Wires on a H-Terminated Si(100) Surface"Transactions Material Research Society of Japan. 24. 213-216 (1999)

[Publications] Y. Suwa, T. Hitosugi, S. Matsuura, S. Watanabe, S. Heike, T. Hashizume and T. Onogi: "Theoretical Study of Diffusion of Ga Atoms on a H-Terminated Si Surface"Transactions Materials Research Society of Japan. 24. 2217-220 (1999)

塚田捷東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011650)