原子操作を用いた新物質創世のための原子サイズ反応場の構築

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24651116
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 阿部 真之 大阪大学, 極限量子科学研究センター, 教授 (00362666)
• Keywords: 走査型プローブ顕微鏡 / ナノ構造体 / 室温 / 原子操作 / クラスタ

Research Abstract

Si(111)-(7x7)表面において、ハーフユニットセルを微小な反応場（シャーレのようなものと考える）として、原子操作によりナノ構造体の作成を行った。Au原子１つがハーフユニットセル内で熱拡散しているSi(111)-(7x7)表面をつくり、Au原子を隣接する別のハーフユニットセルへ移動させる実験を室温環境で行った。導電性AFM探針をAu原子が存在しているハーフユニットセルに隣接する別のハーフユニットセル（ここにはAu原子が存在しない）に近づけると、Au原子がジャンプして移ることがわかった。このとき、（１）探針ー試料間に流れるトンネル電流だけでなくAu原子を経由するトンネル電流も存在すること、（２）ジャンプしてきたAu原子を経由して探針ー試料間に共有結合力が働くこと、Au原子は探針先端にその位置をトラップされていることがわかった。さらに、同様の実験をAg原子を用いて行った。同様の方法で１つのハーフユニットセルにAg原子を移動させていきAgクラスタを作成した。Agが１２個のクラスタ（Ag12）をつくり実験を行った。Ag12からさらにAg原子やAg2を加えて大きいクラスタを作ることを試みたが、そのAg原子は周辺のハーフユニットセルを動きまわるだけでクラスタの中に入らないことがわかった。これはAg13やAg14が不安定であることを示唆している。クラスタの安定性実験をAuでも行った。Au11は隣接するハーフユニットセルにAu原子が１つあるとAu10に戻りやすく、Au10からAu2を加えてAu12が作れることも確認した。Au11はエネルギー的に準安定であると思われる。このように原子の種類によってクラスタの安定な個数がことなることを見出した。

Research Products

• [Journal Article] Quantum Degeneracy in Atomic Point Contacts Revealed by Chemical Force and Conductance (2013)
  • Author(s): Yoshiaki Sugimoto, Martin Ondracek, Masayuki Abe, Pablo Pou, Seizo Morita, Ruben Perez, Fernando Flores, and Pavel Jelinek
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW LETTERS Volume: 111 Pages: 106803-1/-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.106803
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of Tip Chemical Reactivity on Atom Manipulation Process in Dynamic Force Microscopy (2013)
  • Author(s): Yoshiaki Sugimoto, Ayhan Yurtsever, Masayuki Abe, Seizo Morita, Martin Ondracek , Pablo Pou , Ruben Perez , and Pavel Jelinek
  • Journal Title: ACS NANO Volume: 7 Pages: 7370-7376
  • DOI: 10.1021/nn403097p
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 原子接合における力と電流の関係 (2014)
  • Author(s): 杉本宜昭、M. Ondracek、阿部真之、P. Pou、森田清三、R. Perez、F. Flores、P. Jelinek
  • Organizer: 日本物理学会 第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス、神奈川県平塚市
  • Year and Date: 20140327-20140330
• [Presentation] AFMを用いたルチルTiO2(110)上のフォーススペクトロスコピー (2014)
  • Author(s): 杉本宜昭、Ayhan Yurtsever、Delia Fernandez-Torre、Cesar Gonzalez、 Pavel Jelinek、Pable Pou、阿部真之、Ruben Perez、森田清三
  • Organizer: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県相模原市
  • Year and Date: 20140317-20140320
• [Presentation] 非接触走査型非線形誘電率顕微鏡を用いたSi(100)-2×1表面における双極子モーメント分布の観察 (2014)
  • Author(s): 鈴木将敬、山末耕平、阿部真之、杉本宜昭、長康雄
  • Organizer: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県相模原市
  • Year and Date: 20140317-20140320
• [Presentation] 非接触原子間力顕微鏡の測定技術 (2014)
  • Author(s): 阿部真之
  • Organizer: 応用科学学会技術講演会
  • Place of Presentation: 関東学院大学 関内メディアセンター
  • Year and Date: 20140306-20140306
  • Invited
• [Presentation] Atom-Gating of Nano-Space Controlling Thermally Diffusing Single Atom Confined in Si(111)7x7 Half Unit Cell at Room Temperature (2014)
  • Author(s): Yoshiaki Sugimoto, Shiro Yamasaki, Eiichi Inami, Ayhan Yurtsever, Masayuki Abe, Seizo Morita
  • Organizer: Symposium on Surface and Nano Science 2014 (SSNS’14)
  • Place of Presentation: Furano, Hokkaido, Japan, at New Furano Prince Hotel
  • Year and Date: 20140115-20140118
• [Presentation] Force- and Current Induced All-Silicon Atom Switching (2014)
  • Author(s): K. Maeda, S. Yamazaki, R. Takatani, D. Sawada, Y. Sugimoto, M. Abe, P. Pou, R. Perez, P. Mutombo, P. Jelinek, and S. Morita
  • Organizer: 1st KANSAI Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • Place of Presentation: Senri Life Science Center, Toyonaka, Osaka, Japan
  • Year and Date: 2014-02-03
• [Presentation] AFM/STMを用いた鉛クラスタースイッチの組立 (2013)
  • Author(s): 稲見栄一、杉本宜昭、阿部真之、森田清三
  • Organizer: ２０１３年度関西薄膜表面物理セミナー
  • Place of Presentation: グリーンビレッジ交野、大阪府交野市
  • Year and Date: 20131129-20131130
• [Presentation] STMおよびAFMを用いた電流と力によるSi原子スイッチング (2013)
  • Author(s): 山崎詩郎、高谷玲平、前田圭吾、澤田大輔、杉本宜昭、阿部真之、P. Pou、R. Perez、P. Mutombo、P. Jelinek、森田清三
  • Organizer: ２０１３年度関西薄膜表面物理セミナー
  • Place of Presentation: グリーンビレッジ交野、大阪府交野市
  • Year and Date: 20131129-20131130
• [Presentation] Beyond Chenical Sensitivity in nc-AFM: Probing Bond Character (2013)
  • Author(s): M. Ondracek, Y. Sugimoto, M. Abe, A. Yurtsever, J. Onoda, M. Setvin, S. Morita, and P. Jelinek
  • Organizer: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • Place of Presentation: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 20131104-20131108
• [Presentation] Fabrication and Control of Pb-trimer Switch Operable at Room Temperature Using a combined AFM/STM (2013)
  • Author(s): E. Inami, Y. Sugimoto, M. Abe, and S. Morita
  • Organizer: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • Place of Presentation: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 20131104-08
• [Presentation] Current- and Force- Induced Si4 Atom Switching using STM and AFM (2013)
  • Author(s): S. Yamazaki, R. Takatani, K. Maeda, D. Sawada, Y. Sugimoto, M. Abe, P. Pou, R. Perez, P. Mutombo, P. Jelinek, and S. Morita
  • Organizer: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • Place of Presentation: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 20131104-08
• [Presentation] Mechanical Gate Control for Atom-by-atom Clustering with Scanning Probe Microscopy (2013)
  • Author(s): Y. Sugimoto, A. Yurtsever, M. Abe, and S. Morita
  • Organizer: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • Place of Presentation: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 20131104-08
• [Presentation] Role of tip chemical reactivity on atom manipulation process in dynamic AFM (2013)
  • Author(s): A. Yurtsever, Y. Sugimoto, M. Abe, S. Morita, M. Ondracek, P. Pou, R. Perez, and P. Jelinek
  • Organizer: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • Place of Presentation: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • Year and Date: 20131104-08
• [Presentation] ケルビンプローブ力顕微鏡の探針極性効果 (2013)
  • Author(s): 杉本宜昭、アイハン・ユルトセベル、福本将輝、阿部真之、森田清三
  • Organizer: 第74回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス、京都府京田辺市
  • Year and Date: 20130916-20130920
• [Presentation] Si(111)-(7x7)表面におけるPb原子スイッチの組立と制御 (2013)
  • Author(s): 稲見栄一、杉本宜昭、阿部真之、森田清三
  • Organizer: 第74回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス、京都府京田辺市
  • Year and Date: 20130916-20130920
• [Presentation] Force- and Current- Induced Atom Switching (2013)
  • Author(s): S. Yamazaki, R. Takatani, K. Maeda, D. Sawada, Y. Sugimoto, M. Abe, P. Pou, R. Perez, P. Mutombo, P. Jelinek, and S. Morita
  • Organizer: 16th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM2013)
  • Place of Presentation: University of Maryland, Hyattsville, Maryland, USA
  • Year and Date: 20130805-09
• [Presentation] Control of atom switch of Pb trimerassembled on Si(111)-(7x7) surface using a combined AFM/STM at room temperature (2013)
  • Author(s): E. Inami, Y. Sugimoto, M. Abe, and S. Morita
  • Organizer: 16th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM2013)
  • Place of Presentation: University of Maryland, Hyattsville, Maryland, USA
  • Year and Date: 20130805-09
• [Presentation] Effect of tip polarity on Kelvin probe force microscopy images of thin insulator CaF2 films on Si(111) (2013)
  • Author(s): Ayhan Yurtsever, Yoshiaki Sugimoto, Masaki Fukumoto, Masayuki Abe, and Seizo Morita
  • Organizer: 16th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM2013)
  • Place of Presentation: University of Maryland, Hyattsville, Maryland, USA
  • Year and Date: 20130805-09
• [Presentation] A conbined NC-AFM and DFT study of Pt atoms adsorbed on TiO2(110) (2013)
  • Author(s): Delia Fernandez-Torre, Ayhan Yurtsever, Jo Onoda, Yoshiaki Sugimoto, Masayuki Abe, Seizo Morita, and Ruben Perez
  • Organizer: 16th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM2013)
  • Place of Presentation: University of Maryland, Hyattsville, Maryland, USA
  • Year and Date: 20130805-09