2022 Fiscal Year Annual Research Report
高濃度電解液環境下でナノスケール電位分布計測を可能にする原子間力顕微鏡の開発
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21K20501
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
平田 海斗 金沢大学, 新学術創成研究機構, 博士研究員 (50909984)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 液中電位計測 / オープンループ電位顕微鏡 / 局所腐食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、オープンループ電位顕微鏡（OL-EPM）の装置原理の探求により濃度制限の課題を解決することで、より高濃度の電解液中でも計測可能なOL-EPM技術を開発し、より実態に近い濃度環境中で電気化学現象を理解することが目標である。
昨年度までに開発した超小型カンチレバーを用いて、本年度では10 mM以上の電解液濃度中での計測を試みた。現状30 mMであれば問題なく液中電位計測が可能であることを確認できており、従来から3倍程度の高濃度でも問題なく計測することに成功した。また、本技術をアルミニウム合金の粒界（J. Phys. Chem. C, 2023）、金属間化合物粒子（現在投稿中）周囲の腐食反応解析へと応用し、その腐食機構に関する新たな知見を得ることができた。
また、引き続き、二次共振周波数近傍を変調することでOL-EPM計測する新たな技術の開発にも取り組んだ。昨年度までで、二次共振の変調でOL-EPM計測に必要な信号をその強度を失うことなく計測できることを確認した。しかし、得られた信号は、静電気力由来の信号だけでなく、形状由来やカンチレバーの周波数特性によるエラーが含まれており、本技術の確立にはこのエラーを大きく減らすことが必要であることが分かった。エラーの影響を低減するため、探針-試料間距離制御をFM変調で行いながら、二次共振周波数近傍でOL-EPM計測される振幅と位相のエラーを確認したところ、それらを比較的小さくすることができることを確認した。しかし、エラーは抑制しきれてはおらず、現状では、二次共振周波数近傍変調型のOL-EPMを実用することは難しいことがわかった。
研究期間内において２次共振のOL-EPM実用化には至らなかったが、可能性があるものとして大きく進展させることができた。一方、カンチレバーの超小型化によって従来よりも3倍の高電解液濃度での電位計測を実現することに成功している。
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