表面間力と表面微細構造のin-situ測定複合装置の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555200
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 東谷 公 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10039133)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神田 陽一 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60243044) ; 宮原 稔 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60200200)
• Keywords: 原子間力顕微鏡 / 吸着 / 走査型近接場光顕微鏡 / 表面 / 表面間力 / 気泡

Research Abstract

本年度は、第一段階として、まず従来から使用してきた原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、表面微細構造が表面間力に大きな影響を及ぼしていると考えられそのメカニズムも未解明である系について検討を行った。界面活性剤、高分子等の水容溶中においてそれらが吸着した雲母表面の凹凸像および表面間力プロフィールを得、吸着メカニズムの推定を試みた。また、水溶液中の疎水表面上にナノサイズの気泡の存在を確認し、疎水表面間に働く長距離性の引力の発生起源の推定を試みた。
つぎに原子間力顕微鏡と類似の表面走査機構を持つ走査型近接場光顕微鏡(SNOM)を用いて、in-situ測定複合装置開発の前提となる、液中in-situ表面観察を試みた。本試みでは、プローブからの発光源にアルゴンレーザーを用い、ガラス表面を水溶液中にてin-situ観察することに成功し、表面の凹凸像及び光学像を得た。また、同様の系でSNOMプローブ-ガラス表面間相互作用力の測定に成功した。同様の実験をガラス表面以外の透明な試料表面に関しても行い、適用範囲としては、電解質、界面活性剤、高分子等が溶存する水溶液、石英、ガラス等の透明試料が使用可能であることがわかった。また、表面に蛍光プローブを導入し、光源に励起光を使用することで表面の蛍光像が得られる可能性があることが明らかになった。SNOMはAFMから得られる凹凸像及び表面間力と同時に、透過光像、蛍光像といった光学的情報を与えるため、表面微細構造や表面間相互作用力に関するより詳細な検討が可能であると考えられた。

Research Products

• [Publications] Ko Higashitani: "Effects of Hydrophobizing Methods of Surfaces on the Interaction in Aqueous Solutions"J. Colloid Interface Sci.. 216(2). 387-393 (1999)
• [Publications] Yoichi Kanda: "Adhesive Force between Hydrophilic Surfaces in Alcohol-Water Solutions"J. Colloid Interface Sci.. 216(2). 394-400 (1999)
• [Publications] Minoru Miyahara: "Evaluation of interaction forces between macroparticles in simple fluids by molecular dynamics simulation"J.Co lloid Interface Sci.. 209(1). 79-85 (1999)
• [Publications] 東谷 公: "微粒子の付着・凝集メカニズムと実用系における評価、制御"技術情報協会. 313 (2000)