2013 Fiscal Year Research-status Report
Ｘ線支援原子間力顕微鏡ＸＡＮＡＭの量子干渉効果に基づく理解
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25390079
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
鈴木 秀士 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30322853)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / 放射光X線 / 探針-試料間相互作用 / 内殻電子励起 / X線吸収 / 量子干渉 / 化学結合 |
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| Research Abstract |
次世代の触媒や半導体材料の新材料開発において、「表面原子実空間観察」と「単原子操作」が可能という特徴を備える走査プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microsocpy:SPM）は非常に有用である。しかし、観察対象の元素種や化学種を直接に知る方法論は未だ確立されていない。申請者は、非接触原子間力顕微鏡（NC-AFM）と放射光X 線を組み合わせたX 線支援非接触原子間力顕微鏡(X-ray aided non-contact atomic force microscopy:XANAM)の開発を行っており、探針－表面間の引力相互作用のX 線エネルギー依存性から、NC-AFM 探針で試料表面の元素種を直接分析可能な事を示し、その原理について検討を行っている。これまでの測定から、少なくとも2成分の相互作用力A、Bが関係することを明らかにし、成分Aは化学結合力由来、そして成分Bは静電気相互作用とする解釈を行った。しかし、成分Aの検出感度向上には成分Bを小さくする必要があることがわかってきた。また成分B自身もX線吸収に伴う光電子放出増加現象からは単純に理解できないエネルギー依存性を示しメカニズム解明が必要である。
本年度は、これらの問題解決に取り組むため、水晶振動子型カンチレバーを導入したXANAM装置を用いて、放射光X線下で測定を行った。その結果、成分Bを有効に減らす手段によって化学結合に由来する成分Aをより明瞭に検出できる条件を確定し、また成分Bがやはり静電的相互作用に関係することも結論した。これは放射光＋SPMの実験系では大きな進歩である。次年度に本系に適用することで、成分Aの量子干渉効果の有無、また成分Bが光電子放出増加現象と符合しない理由について検討できると考えている。
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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
本年度は、実験進行の都合で、走査探針によるX線検出系の整備が先に行われた。結果、内容を平成26年度と半ば入れ替えたようになったが、これまでの懸案であった測定法上の問題を先に一つ解決できた。また国内外学会等で多くの成果発表の機会を得ると同時に、有意義な議論を行えた。これより、さらなる問題点の明瞭化と解決の糸口も得る事ができた。予算上は、平成25年度の内容は予算繰越によって次年度に実施できるよう計画してあり、おおむね順調という判断をした。
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| Strategy for Future Research Activity |
国内外では同じ目的の研究はあるものの、探針－表面間の引力相互作用のX 線エネルギー依存性から、NC-AFM 探針で試料表面の元素種を直接分析可能であり方法論はXANAM独自のものであり、その原理の根本を押さえたいというのが本研究の目的である。水晶型カンチレバーを導入したことで、測定法上は一応、次の段階へ進むことができたと考えており、紫外光を用いた測定やトンネル電流計測の詳細を通じて、確実な目的へのアプローチを行いたいと考えている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験進行の都合で、本年度は走査探針によるX線検出系の整備が先に行われた。結果、内容を平成26年度と半ば入れ替えたようになったが、これまでの懸案であった測定法上の問題を先に一つ解決できた。予算上は、平成25年度の内容は予算繰越によって次年度に実施できるよう計画しており、研究遂行上の問題はない。
上記のように、次年度計画は、本年度計画された部分を遂行する。具体的には、試料への紫外光照射によるXANAM測定を行い、変化を観測する。紫外光照射は二次電子放出や化学結合に関する電子遷移を起こせるため、これまでとは異なる応答が観測できると期待される。ロックイン検出等を通じて、この応答のX線エネルギー依存性から、当初目的の課題を明らかにする。
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