2020 Fiscal Year Annual Research Report
A study of entropy effect of mechanical properties in matal nanocontacts
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18H01825
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
大島 義文 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80272699)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宮 工 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (60610152)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 金属ナノ接点 / ヤング率 / その場TEM観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単一の原子鎖の電気的または磁気的特性は、原子鎖の制御によって調整できる。原子鎖の機械的性質は、この解明に重要であるが、実験的に解明されていない。本研究では、原子配置を観察すると同時に原子鎖の機械的特性を測定する力センサーとして長辺振動水晶振動子（LER）を備えたその場TEMホルダーを開発した。この装置を用いて、金属ナノ接点の機械的特性に関するいくつかの成果を得た。(1)白金（Pt）原子鎖の剛性の測定を試み、原子数2,3,4,5個からなるPt原子鎖を再現よく作製し、その剛性を測定した。原子結合の剛性は、鎖内の原子の数によって異なる実験結果を得た。原子鎖内の各結合の剛性は、原子鎖を支えている基板の寄与を取り除くことによって得た。およそ150のPt原子鎖を測定し、原子鎖内の原子結合の剛性（25N / m）は、電極と接続する原子結合の剛性（23N / m）よりもわずかに高いことを明らかにした。さらに、原子鎖の最大弾性ひずみが24％であることも見出した。これらの結果は、「弦の張力」の概念によって簡単に説明できた。(2) [111]方向の金ナノ接点のヤング率の正確なサイズ依存性を調べた。 ナノ接点を引っ張りながら、そのTEM像、コンダクタンス、等価バネ定数を測定した。金[111]ナノ接点は、0.24nm引っ張る毎に塑性変形を起こすが、最もくびれた部分に新しい(111)面が1層入ることによって構造緩和することを明らかにした。この現象から、新しい(111)層の等価バネ定数が、この変形における等価バネ定数の変化分から求めることができ、また、新しい(111)層の面積をコンダクタンスから見積もることができます。その結果、この新しい(111)層のヤング率を得た。ヤング率は、サイズが小さくなるとともに徐々に減少することがわかった。 ナノ接点の直径が2ナノメートル未満に減少すると、80GPaから30GPaになる。 この減少は、表面の軟化によって説明できた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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