2021 Fiscal Year Annual Research Report
2原子間の化学結合に伴う分子軌道形成過程の直接観察
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20H02697
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
稲見 栄一 高知工科大学, システム工学群, 准教授 (40420418)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 真之 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00362666)
勝部 大樹 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (00831083)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / 原子・分子物理 / 化学結合 / 表面・界面物性 / 機能性ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、原子間力顕微鏡/走査トンネル顕微鏡の複合装置(AFM/STM)と超短電圧パルス制御技術を融合して、2原子の化学結合に伴う分子軌道の形成過程をエネルギースケールで追跡可能な超短電圧パルストンネル分光法(Ultra-Short Voltage Pulse Scanning Tunneling Spectroscopy; USVP-SPS)を開発する。令和3年度は、令和2年度に実施したUSVP-SPS制御装置の構築で問題であったシステム不具合の原因究明とその対策を行うと共に、完成したシステムをAFM/STMシステムに組み込み、テスト計測を行った。以下に具体的な実施内容と成果についてまとめる。
(1)令和2年度に進めていた制御装置の構築では、矩形波電圧をトリガー信号からの遅延時間を制御させながら安定出力させることに成功したが、一方で、矩形波の振幅掃引に関しては、システムの不具合で実現に至らなかった。令和3年度の前半には、まずこの問題の原因が、任意波形発生器の仕様よるものであることを特定した。また、この問題を解決する上で、制御プログラムに修正を加え、これにより、当初の目的であった、矩形波の振幅制御を安定的に実施することに成功した。
(2) (1)で構築した制御システムをAFM/STMシステムに組み込み、銀表面、およびSi(111)-(7x7)表面をテスト試料に用いたUSVP-SPS計測を試験的に行った。データとしては、研究構想で期待していた結果が得られたが、一方で、データのS/N比が低いこと、システム全体の利便性に問題があること、等の問題も明らかとなった。これら課題のうち、利便性に関しては、制御装置側のプログラム修正により解決した。一方、S/N比の問題は、測定環境・測定条件の最適化を行うことで、現在、解決を図っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
USVP-STS制御装置の不具合(令和2年度に発覚した問題)は、本年度におおむね解決した。また、本年度の目標であった「USVP-STSのテスト計測」を実施して、想定したデータの取得にも成功した。一方で、テスト計測で浮き彫りとなった2つの問題(利便性とSN比)は、実験計画段階で想定していたものである。利便性の問題は、今年度内で解決できた。また、SN比の問題は、現在、解決策を検討したうえで、継続して取り組んでいる。以上、本年度の進捗は、当初の研究計画に沿ったものであり、区分を「(2)おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
USVP-STS測定(令和3年度に実施)で問題となった低SN比の解決に取り組む。また、本装置・測定条件の最適化が完了次第、2原子間の化学結合追跡を目的とした局所分光本計測を実施する。以下に具体的な実施項目をまとめる。
(1)S/N比が低い要因の1つは、現制御プログラムでのデータサンプリング条件にある。そこで、プログラムに適切なサンプリング条件を設定できる機能を組み込み、実測を行いながら、最適条件を模索する。
(2)S/N比が低いもう一つの要因である「室温環境における熱揺らぎの効果」を除去することを目的に、液体窒素温度でのUSVP-STS測定を実施する。
(3)(1)(2)でSN比の問題が解決次第、Si(111)-(7x7)を対象としたUSVP-STSの本測定を実施する。原子分解能像を安定に取得しながら、測定のアドアトム上で、矩形波電圧のトリガー点からの遅延時間を系統的に変化させながら、電圧掃引を行い、その際のトンネル電流データを取得する。測定で得られた各遅延時間での電流-電圧曲線から解析的にアドアトムの局所状態密度を導出し、そこから、2原子間の距離に依存した状態密度ピークエネルギーの変化を明らかにする。
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[Presentation] 超音速分子線を照射したアナターゼ型TiO2(001)表面のX線光電子分光による評価2022
Author(s)
勝部 大樹, 大野 真也, 高柳 周平, 尾島 章輝, 前田 元康, 折口 直紀, 小川 新, 池田 夏紀, 青栁 良英, 甲谷 唯人, Kim Kyunming, Hou Linfeng, Li Fengxuan, 津田 泰孝, 吉田 光, 西 静佳, 坂本 徹哉, 稲見 栄一, 吉越 章隆, 阿部 真之
Organizer
第69回応用物理学会春季学術講演会
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[Presentation] 超音速酸素分子線を照射したアナターゼ型 TiO2(001)表面のX線光電子分光測定2021
Author(s)
勝部 大樹, 大野 真也, 高柳 周平, 尾島 章輝, 前田 元康, 折口 直紀, 小川 新, 池田 夏紀, 青栁 良英, 甲谷 唯人, Kim Kyunming, Hou Linfeng, Li Fengxuan, 津田 泰孝, 吉田 光, 西 静佳, 坂本 徹哉, 稲見 栄一, 吉越 章隆, 阿部 真之
Organizer
日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会
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[Presentation] X-ray photoelectron spectroscopy study of anatase TiO2(001) using oxygen supersonic seeded molecular beam2021
Author(s)
Daiki Katsube, Shinya Ohno, Shuhei Takayanagi, Shoki Ojima, Motoyasu Maeda, Naoki Origuchi, Arata Ogawa, Natsuki Ikeda, Yoshihide Aoyagi, Yuito Kabutoya, Kim Kyungmin, Hou Linfeng, Li Fengxuan, Yasutaka Tsuda, Hikaru Yoshida, Shizuka Nishi, Tetsuya Sakamoto, Eiichi Inami, Akitaka Yoshigoe, and Masayuki Abe
Organizer
The 9th International Symposium on Surface Science (ISSS-9)
Int'l Joint Research
