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2023 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

Research Project

Project/Area Number 20H02697
Research InstitutionKochi University of Technology

Principal Investigator

稲見 栄一  高知工科大学, システム工学群, 准教授 (40420418)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阿部 真之  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (00362666)
勝部 大樹  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (00831083)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
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
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)に超短電圧パルス制御技術を組込み、2原子の化学結合における分子軌道の形成過程をエネルギースケールで捉える手法(超短電圧パルストンネル分光法:USVP-STS)を開発する。
令和4年度までの研究で、装置の設計・構築、及び動作テストが完了し、Si(111)-(7x7)表面を用いた測定を行った。その結果、USVP-STSによる測定データが従来のSTM計測データを十分に再現することを明らかにした。さらに、電流-電圧曲線の形状が、パルス電圧の印可タイミングに応じて変化する様子も捉えた。この結果は、探針先端1原子と試料表面1原子間の距離変化に応じて電子構造が孤立原子から2原子分子の状態へ遷移する過程に対応しており、以上を以て、本測定原理を実証できた。
一方、測定データのノイズが問題となり、解析で得られる微分コンダクタンス、および規格化微分コンダクタンスの信頼性は乏しかった。そこで、最終年度は測定データの再現性と精度向上のため、システムの改善を試みた。具体的には、制御系の自作プログラムを見直した。高サンプリング周波数でデータを取得し、後工程でフィルタリング処理を施すように変更した。また、測定直後に必要なデータをリアルタイムで表示する機能を実装し、測定の効率化を図った。改善されたシステムでSi(111)-(7x7)表面を対象とした電流-電圧曲線の再計測を行った結果、ノイズレベルを大きく低減させることに成功した。しかし、微分コンダクタンスと規格化微分コンダクタンスの信頼性には依然として改善の余地があることも判明した。今後は、更なるデータの質向上を目指し、低温環境での計測を行うことでUSVP-STSの測定精度の向上、さらにその実用化が期待できる。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Journal Article] Atomic-scale view of the photoinduced structural transition to form sp3-like bonded order phase in graphite2023

    • Author(s)
      Inami Eiichi、Nishioka Keita、Kanasaki Jun’ichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: 21439:1~9

    • DOI

      10.1038/s41598-023-47389-x

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Scanning tunneling microscopy observation of Fe deposited SrTiO3(100)-(√13 × √13)-R33.7° surface2023

    • Author(s)
      Katsube Daiki、Origuchi Naoki、Maeda Motoyasu、Abe Masayuki
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 131 Pages: 665~668

    • DOI

      10.2109/jcersj2.23068

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Fe3GeTe2原子層磁石の表面電子構造研究2024

    • Author(s)
      赤松 瞬, 市川 稜, 石井 榛, Wulfhekel Wulf, Haghighirad Amir-Abbas, 益井 絵美里, 稲見 栄一, 山田 豊和
    • Organizer
      2024年 第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 非接触原子間力顕微鏡によるルチル型TiO2(110)-(1×2)表面のline defectの研究2024

    • Author(s)
      勝部 大樹, 横井 達矢, 稲見 栄一, 李 豊?, 松永 克志, 阿部 真之
    • Organizer
      2024年 第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] パルスSPM法による局所仕事関数の絶対値測定2024

    • Author(s)
      村田 笑子, 日笠 響貴, 勝部 大樹, 阿部 真之, 稲見 栄一
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国支部 第62期総会・講演会
  • [Presentation] 走査型プローブ顕微鏡を用いたルチルTiO2(001)階段状格子構造の解析2024

    • Author(s)
      古賀 清河, アリ アハマドモハメドサイド, ホウ リンフォン, 勝部 大樹, 阿部 真之, 稲見 栄一
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国支部 第62期総会・講演会
  • [Presentation] ケルビンプローブフォース顕微鏡を用いたTiNO膜表面の電荷分布計測2024

    • Author(s)
      中瀨古 純一, 稲見 栄一, 阿部 真之, 橋本 雅美, 北岡 諭
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国学生会 第54回学生員卒業研究発表講演会
  • [Presentation] EPDM及びSBRの熱劣化に伴う化学組成変化の解析2024

    • Author(s)
      髙橋 遼真, 横内 若菜, 谷澤 卓朗, 小林 英一, 稲見 栄一
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国学生会 第54回学生員卒業研究発表講演会
  • [Presentation] パルス走査プローブ顕微鏡による金表面の仕事関数計測2024

    • Author(s)
      伊藤 祐吉, 村田 笑子, 日笠 響貴, 勝部 大樹, 阿部 真之, 稲見 栄一
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国学生会 第54回学生員卒業研究発表講演会
  • [Presentation] Structural and chemical compositional changes of SBR and EPDM during thermal degradation2023

    • Author(s)
      Wakana Yokouchi, Takuro Tanizawa, Eiichi Kobayashi, and Eiichi Inami,
    • Organizer
      Materials Research Society 2023/International Union of Materials Research Societies - International Conference in Asia (MRM2023/IUMRS-ICA2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural and electrical properties of lattice-work structure formed on a rutile TiO2(001) surface studied by scanning probe microscopy2023

    • Author(s)
      Seiga Koga, Ahmed Mohamed Sayed Aly, Linfeng Hou, Daiki Katsube, Masayuki Abe, and Eiichi Inami
    • Organizer
      Materials Research Society 2023/International Union of Materials Research Societies - International Conference in Asia (MRM2023/IUMRS-ICA2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Non-contact atomic force microscopy imaging of line defect on rutile TiO2(110)-(1x2)2023

    • Author(s)
      Daiki Katsube, Tatsuya Yokoi, Eiichi Inami, Fengxuan Li, Katsuyuki Matsunaga, Masayuki Abe
    • Organizer
      Materials Research Society 2023/International Union of Materials Research Societies - International Conference in Asia (MRM2023/IUMRS-ICA2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Machine Learning-Assisted Analysis of Atomic-Scale Vacancies in STM Images of InP(110)-(1x1) Surface2023

    • Author(s)
      Tatsuyoshi Takahashi and Eiichi Inami
    • Organizer
      31st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM31)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Primary Processes of Photoinduced Graphite to Diaphite Phase Transition by Femtosecond Laser Excitation2023

    • Author(s)
      Eiichi Inami, Keita Nishioka, and Jun’ichi Kanasaki
    • Organizer
      31st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM31)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Measurement of Absolute Value of Local Work Function using Voltage Pulse Scanning Probe Microscopy", Emiko Murata, Hibiki Hikasa, Daiki Katsube, Masayuki Abe, and Eiichi Inami2023

    • Author(s)
      Emiko Murata, Hibiki Hikasa, Daiki Katsube, Masayuki Abe, and Eiichi Inami
    • Organizer
      24th International Conference on Non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Non-contact atomic force microscopy study of line defect on rutile TiO2(110)-(1×2) reconstructed surface2023

    • Author(s)
      Daiki Katsube, Tatsuya Yokoi, Eiichi Inami, Fengxuan Li, Katsuyuki Matsunaga, Masayuki Abe
    • Organizer
      2023年日本表面真空学会学術講演会
  • [Presentation] Simultaneous measurement of local barrier height and local contact potential difference by voltage pulse scanning probe microscopy2023

    • Author(s)
      Emiko Murata, Hibiki Hikasa, Daiki Katsube, Masayuki Abe, Eiichi Inami
    • Organizer
      2023年日本表面真空学会学術講演会
  • [Presentation] Fe(110)上のMn超薄膜に生じるストライプ構造2023

    • Author(s)
      山田 豊和,稲見 栄一,クリューガー・ピーター
    • Organizer
      第47回 日本磁気学会学術講演会
  • [Presentation] フェムト秒レーザー光励起によるグラファイト-ダイヤファイト構造相転移2023

    • Author(s)
      稲見 栄一, 西岡 圭太, 金崎 順一
    • Organizer
      日本金属学会2023年秋期(第173回)講演大会
  • [Presentation] 機械学習を用いたInP表面STM像の解析精度向上化2023

    • Author(s)
      髙橋 龍吉, 稲見 栄一
    • Organizer
      日本機械学会 2023年度年次大会
  • [Presentation] 合成ゴムの熱劣化に伴う構造・化学組成変化の解析2023

    • Author(s)
      横内 若菜, 谷澤 卓朗, 稲見 栄一
    • Organizer
      日本機械学会 2023年度年次大会
  • [Presentation] 走査プローブ顕微鏡を用いたルチルTiO2階段格子構造の解析2023

    • Author(s)
      古賀 清河, アリ アハマドモハメドサイド, 勝部 大樹, 阿部 真之, 稲見 栄一
    • Organizer
      2023年度 応用物理・物理系学会 中国四国支部 合同学術講演会

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Published: 2024-12-25  

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