2021 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 | 摩擦 / エネルギー散逸 / 原子間力顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / 振動分光 / 第一原理計算 / 一酸化炭素 / 国際共同研究 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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 J. Giessibl教授との共同研究であり、今年度もCOVID-19の流行により出張することができなかったが、前年度の遠隔操作による実験により本目的を果たすのに十分なデータが取得できている。本年度は、そのデータ解析をすすめ、スペイン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した考察を行い、分子の構造変化とエネルギー散逸の関係を解明した。更に、分子や原子を表面上で動かすときの中間状態の重要性を明らかにし、それにより静止摩擦や動摩擦の原子スケールでの解釈が可能であることを示した。成果は、プレプリントサーバーarXivにおいて報告しており（Dynamic friction unraveled using an atomically defined model system Norio Okabayashi, Thomas Frederiksen, Alexander Liebig, Franz J. Giessibl arXiv:2112.12286）、現在は査読中である。また、日本物理学会2021年秋季大会、日本物理学会第77回年次大会、表面界面スペクトロスコピー2021、物性研究所主催の機能的走査プローブ顕微鏡の新展開（招待講演）、レーゲンスブルグ大のセミナーでも発表している。なお、本研究において重要である非弾性電子トンネル分光法に関する実験技術が、図説表面分析ハンドブック（朝倉書店）の一部としてまとめられ、出版されている。
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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
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の解明については進捗が著しい。更に、探針による分子の操作・移動に関するメカニズムの解明ならびに、その際の摩擦に関する理解も進み、論文も投稿中である。一方で、今年度もCOVID-19の流行により共同実験先のドイツに出張することができず、当初の目的を超えた先進的な実験を行うには至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、”探針よる一酸化炭素分子の操作・移動において、中間状態の役割が重要であり、それにより静止摩擦や動摩擦の起源を原子レベルで解明できること”を見出した。今後は、一酸化炭素分子以外の場合について調べ、このような発見の一般性を示すことが重要である。更に、観測されたエネルギー散逸量の温度依存性の測定や、探針を表面に平行な方向に振動させるLateral Force Microscopyにより、摩擦の本質に更に迫る。後者のLateral Force Microscopyについては、金沢大学において十分な準備ができるように実験環境を整備する。
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| Causes of Carryover |
今年度も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なかった。特に、2022年春はホテルまで予約していたが、第6波の流行により渡航できなかった。そのため、大きな差額が生じた。研究課題自身は、遠隔実験や理論家との共同研究により進んでいるが、現地に滞在し当初の目的を超えた先進的な研究を行うために研究期間を1年延長することを想定している。それに向けて研究基盤を整備するために予算をつかう。
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