2020 Fiscal Year Research-status Report
Investigation on the relationship between the conformation change of a molecule and the energy dissipation
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20K05320
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
岡林 則夫 金沢大学, 数物科学系, 助教 (90387853)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | エネルギー散逸 / 摩擦 / 原子間力顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / 第一原理計算 / 一酸化炭素分子 / 国際共同研究 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、プローブ顕微鏡の金属探針と銅表面上の一酸化炭素分子との間の相互作用過程とそれに伴うエネルギー散逸過程を詳細に調べることを目的とする。そのために、以下の研究を行った。（１）原子間力顕微鏡の金属探針とCu(110)表面上の一酸化炭素分子との相互作用によるポテンシャルを測定し、更に、一酸化炭素分子の構造変化にともなって発生する散逸エネルギーを精密に測定した。その際、MathWorks社のMatlabを購入し、相互作用力と散逸エネルギーに関する実験データを解析するためのプログラムを作成した。（２）走査型トンネル顕微鏡を用いた非弾性電子トンネル分光において、通常の一酸化炭素分子（12C16O）に加え同位体分子（13C16Oと12C18O）を用いた精密分光を行い、エネルギー散逸が起きる時の分子の構造変化がどのような変化であるのかを決定した。なお、実験はドイツ・レーゲンスブルグ大のGiessibl教授との共同研究であり、レーゲンスブルグ大の装置を遠隔操作することにより遂行した。（３）スペインDonostia International Physics Center（DIPC）のThomas Frederiksen教授との共同研究により、第一原理計算をもとに探針分子間の相互作用過程と構造変化、エネルギー散逸の過程を解明した。以上の内容は、その一部を日本物理学会2020秋季大会で発表しており、現在論文としてまとめている。また、本研究の基盤技術となる、分子の精密分光法に関する解説を日本物理学会誌やSpringer Handbook of Surface Scienceにおいて発表した。
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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
本研究の目的は、探針分子間の相互作用過程による分子の構造変化とエネルギー散逸の関係を調べることである。実験はドイツ・レーゲンスブルグ大Franz Giessibl教授との共同研究として現地で行う予定であったが、COVID-19の流行により出張することができなかった。そのかわり、遠隔操作による実験を行い、当初の目的を果たすのに十分な実験データを取得することができた。また、スペインDIPCのThomas Frederiksen教授との第一原理計算をもとにした共同研究が、Zoomによる議論もあいまって大きく前進し、分子の構造変化とエネルギー散逸の関係を実験と理論の両面から解明することができた。以上の理由から順調に進展していると考えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の目的である探針分子間の相互作用過程による分子の構造変化とエネルギー散逸の関係についての解明が大きくすすみ、特に理論計算では、分子の構造変化に関する実験結果を再現するだけではなく、探針による分子の操作・移動に関して多くの興味深い現象を予測するに至った。今後は、このような分子操作・移動におけるエネルギー散逸に研究を展開させていく。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の流行により、当初予定した海外滞在による実験を行うことができず大きな差額が生じた。2021年度前半も状況は変わらないと予想されるが、2022年春には出張が可能になることを期待しており、その折に予算を使うことを想定している。それまでは、2020年度同様、遠隔操作による実験研究を想定しており、その遂行のために必要な消耗品に予算を使う予定である。また理論家との共同研究による実験結果の解釈を推進するとともに、金沢大における装置開発をすすめる予定であり、そのために予算を使う。また、2020年度の成果に関して、現在論文を執筆中であり、必要があれば論文校閲や論文のオープンアクセスのために予算を使う。
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