pH応答性をチューニングしたカンチレバーによる電気化学反応界面のpHイメージング

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K14144
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 多田 英司 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40302260)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 材料加工・処理 / 電気化学プロセス / フォースカーブ / 水素イオン濃度 / マルチフィジックス

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，電気化学反応がおこる電解質水溶液/電極界面極近傍のpHを測定するために立案されたもので，反応表面からサブミクロンオーダーの距離におけるpH測定とその表面分布のイメージングを目指すものである．そのため，(1)pH応答性と再現性に優れ，広いpH域で利用できる酸化物表面を創製する，(2)AFM用カンチレバー表面にpH応答性を最適にチューニングした酸化物薄膜を作製し，フォースカーブによるカンチレバーと反応表面との吸着力測定からpHを評価する手法を確立する，(3)確立したpH測定手法をpHが表面分布する電気化学反応系に適用し，pHイメージングを図る，以上3つの研究課題にチャレンジする．
本年度では，pH応答性の再現性に優れたAl酸化物表面を構築をめざし，スパッタリング装置の整備とAl成膜および膜観察をおこなった．特に，ガラス基板上へのスパッタリング条件の検討のため，電極距離，スパッタリング時間を種々調整し，そのときの成膜状況と膜構造を明らかにした．これにより，pH応答特性評価に用いることができる試料の準備ができた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度では，マグネトロンスパッタリング装置を整備し，ガラス基板への成膜条件をスクリーニングして，成膜条件の確立に成功した．これによりpH応答性と再現性に優れたAl酸化物薄膜作製できる準備が整い，この膜試料を使ってpH応答特性をチューニングするための電解酸化，熱処理条件を明らかにする基盤を構築した．以上から当初の計画はほぼ実施できており，おおむね順調に進展している．

Strategy for Future Research Activity

今後は，W酸化物の成膜も試みる．得られた薄膜のpH応答特性の評価を行う．また，作製した金属酸化物薄膜をAFM用カンチレバーに成膜する．カンチレバー上の酸化物薄膜の成膜状態を調査するために，膜厚，結晶性の観察および組成分析を行う．

Causes of Carryover

現在，現有設備のスパッタリング装置を利用して成膜を行っている．そのため，備品費として計上していた物品の購入費が繰り越しされた．

Expenditure Plan for Carryover Budget

現有物品の適用可能性を判断し，必要であれば申請備品の導入および整備費に充てる．また，28年度より使用予定のAFMシステム整備に必要な物品の購入，加工費に充てる計画にある．