• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2016 Fiscal Year Annual Research Report

原子間力顕微鏡による単原子の力学的な元素識別

Research Project

Project/Area Number 14J00689
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小野田 穣  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Keywords原子間力顕微鏡 / 元素識別 / 電気陰性度
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、原子間力顕微鏡(AFM)によって計測した最大化学結合エネルギーとPaulingの極性共有結合の式を組合わせ、原子スケールでの普遍的な元素識別法を確立することを提案していた。最終年度では、そのような普遍的な元素識別法の確立に成功するだけでなく、同手法によって原子スケールで個々の原子の電気陰性度を決定できることも見出した。

本手法の検証のため、Si表面にGe、Sn、Al、Oの単原子を蒸着し、これらの元素とSi探針との間の結合エネルギーを測定した。系統的に結合エネルギーを調べた結果、元素毎に固有の傾きと切片を持つ一次関係を得ることができた。Paulingの式によると、一次関係の傾きは化学結合の共有性を現しており、その値が元素固有であることから元素識別が可能であることが分かった。一方、切片は化学結合のイオン性と関連しており、電気陰性度を評価できることが示唆される。イオン性を解析した結果、本手法によって元素識別だけでなく、各元素の電気陰性度も決定できることが分かった。更に、より詳細な解析を行った結果、測定対象の原子が同じ元素であっても、その原子の周囲の化学環境が異なる場合、電気陰性度も変化することが判明した。電気陰性度は周期表上では元素毎に固有の値が与えられているが、原子が化学環境の影響を受ける場合は「グループ電気陰性度」と呼ばれており、原子スケールで評価したのは本研究が初である。

以上の結果から、本手法は様々な研究に応用できる。例えば触媒反応への応用として、まず初めに電気陰性度測定によって触媒表面や有機分子の化学活性度を評価する。その後、AFM観察によって化学反応を追跡し、反応によって生じた最終生成物の分子や原子を元素識別法によって明らかにすることも可能である。本研究課題の成果は原子スケールの化学や材料科学を基礎と応用の面から発展させていくと期待できる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] The local electronic properties of individual Pt atoms adsorbed on TiO2(110) studied by Kelvin probe force microscopy and first-principles simulations2017

    • Author(s)
      Ayhan Yurtsever, Delia Fernandez-Torre, Jo Onoda, Masayuki Abe, Seizo Morita, Yoshiaki Sugimoto and Ruben Perez
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1039/C6NR07550A

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Electronegativity determination of individual surface atoms by atomic force microscopy2017

    • Author(s)
      Jo Onoda, Martin Ondracek, Pavel Jelinek and Yoshiaki Sugimoto
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 8 Pages: 15155(6pp)

    • DOI

      10.1038/NCOMMS15155

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effects of Pb intercalation on the structural and electronic properties of epitaxial graphene on SiC2016

    • Author(s)
      Ayhan Yurtsever, Jo Onoda, Takusi Iimori, Kohei Niki, Toshio Miyamachi, Masayuki Abe, Seigi Mizuno, Satoru Tanaka, Fumio Komori and Yoshiaki Sugimoto
    • Journal Title

      Small

      Volume: 12 Pages: 3956-3966

    • DOI

      10.1002/smll.201600666

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 原子間力顕微鏡による単原子の元素識別2017

    • Author(s)
      小野田穣、Martin Ondracek、Pavel Jelinek、杉本宜昭
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] Al蒸着Si(111)-(7×7)上のフォーススぺクトロスコピー2017

    • Author(s)
      宮嵜洋記、小野田穣、杉本宜昭
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] Electronegativity of Individual Surface Atoms Determined by AFM2016

    • Author(s)
      Jo Onoda, Martin Ondracek, Pavel Jelinek and Yoshiaki Sugimoto
    • Organizer
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • Place of Presentation
      Hawaii (USA)
    • Year and Date
      2016-12-14 – 2016-12-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chemical Identification of Individual Surface Atoms by AFM2016

    • Author(s)
      Jo Onoda, Martin Ondracek, Pavel Jelinek and Yoshiaki Sugimoto
    • Organizer
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • Place of Presentation
      Hawaii (USA)
    • Year and Date
      2016-12-14 – 2016-12-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of TiO2(011)-(2×1) Surface by AFM and STM2016

    • Author(s)
      Jo Onoda, Ayhan Yurtsever, Masayuki Abe, Chi Lun Pang, and Yoshiaki Sugimoto
    • Organizer
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • Place of Presentation
      Hawaii (USA)
    • Year and Date
      2016-12-14 – 2016-12-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chemical Identification of Individual Surface Atoms by AFM2016

    • Author(s)
      小野田穣、Martin Ondracek、Pavel Jelinek、杉本宜昭
    • Organizer
      分子研研究会 表面科学の最先端技術と分子科学(第7回真空・表面科学若手研究会)
    • Place of Presentation
      自然科学研究機構分子科学研究所明大寺キャンパス(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-12-02 – 2016-12-02
  • [Presentation] 原子間力顕微鏡による単一原子の電気陰性度の決定2016

    • Author(s)
      小野田穣、Martin Ondracek、Pavel Jelinek、杉本宜昭
    • Organizer
      2016年真空・表面科学合同講演会(第36回表面科学学術講演会、第57回真空に関する連合講演会)
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-01
  • [Presentation] AFM/STMによるTiO2(011)表面の解析2016

    • Author(s)
      小野田穣、Ayhan Yurtsever,、阿部真之、Chi Lun Pang、杉本宜昭
    • Organizer
      2016年真空・表面科学合同講演会(第36回表面科学学術講演会、第57回真空に関する連合講演会)
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-01
  • [Presentation] 非接触原子間力顕微鏡によるAlナノクラスターの研究2016

    • Author(s)
      宮嵜洋記、小野田穣、杉本宜昭
    • Organizer
      2016年真空・表面科学合同講演会(第36回表面科学学術講演会、第57回真空に関する連合講演会)
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-01
  • [Presentation] 原子間力顕微鏡による単一原子の電気陰性度測定2016

    • Author(s)
      小野田穣、Martin Ondracek、Pavel Jelinek、杉本宜昭
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] TiO2(011)-(2×1)表面のAFM/STMによる研究2016

    • Author(s)
      小野田穣、Ayhan Yurtsever,、阿部真之、Chi Lun Pang、杉本宜昭
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 非接触原子間力顕微鏡によるAlナノクラスターの研究2016

    • Author(s)
      宮嵜洋記、小野田穣、杉本宜昭
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] Electronegativity of Single Atoms Determined by Atomic Force Microscopy2016

    • Author(s)
      Jo Onoda, Martin Ondracek, Pavel Jelinek and Yoshiaki Sugimoto
    • Organizer
      20th International Vacuum Congress
    • Place of Presentation
      Busan (South Korea)
    • Year and Date
      2016-08-21 – 2016-08-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electronegativity of Individual Surface Atoms Determined by AFM2016

    • Author(s)
      Jo Onoda, Martin Ondracek, Pavel Jelinek and Yoshiaki Sugimoto
    • Organizer
      19th International Conference on Noncontact Atomic Force Microscopy
    • Place of Presentation
      Nottingham (UK)
    • Year and Date
      2016-07-25 – 2016-07-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TiO2(011)-(2×1) Surface Characterized by Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy2016

    • Author(s)
      Jo Onoda, Ayhan Yurtsever, Masayuki Abe, Chi Lun Pang, and Yoshiaki Sugimoto
    • Organizer
      19th International Conference on Noncontact Atomic Force Microscopy
    • Place of Presentation
      Nottingham (UK)
    • Year and Date
      2016-07-25 – 2016-07-29
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻物性・光科学講座単原子分子科学 杉本研究室ホームページ

    • URL

      http://www.afm.k.u-tokyo.ac.jp/

  • [Remarks] 大阪大学大学院工学研究科電気電子情報工学専攻原子分子操作組立領域

    • URL

      http://www.afm.eei.eng.osaka-u.ac.jp/

  • [Remarks] 原子一個が見える世界!!小野田穣

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=qbvfcyWjbAg

URL: 

Published: 2018-01-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi