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力学的原子操作組立技術の開発と新ナノ構造体の創成

Research Project

Project/Area Number 04J07995
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionOsaka University
Research Fellow 大藪 範昭 (2005)  大阪大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
大薮 範昭 (2004)  大阪大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords非接触原子間力顕微鏡 / 原子操作
Research Abstract

力学的原子操作には、探針-試料原子間が数Åの距離で働く短距離相互作用力の制御が重要となるが、この短距離相互作用力は探針先端の原子レベルの構造に強く依存することが知られている。しかしながら、探針先端構造の知見を得るための高い再現性を有する相互作用力測定(フォース・スペクトロスコピー)は、実験的な困難を伴っていたため現在まで探針先端の構造に関する理解は深く行われてこなかった。本研究では80Kという低温環境下で、Ge(111)-c(2x8)再構成表面上のGeアドアトム、レストアトム上におけるフォース・スペクトロスコピーを、原子レベルの高い位置精度で安定に行うことに成功した。我々の実験結果とR.Perez(マドリッド自治大学)らの理論計算結果とを比較することで、探針先端の構造を原子レベルで決定できることがわかった。この結果から、今後、より高い精度での力学的原子操作実験の実施や、力学的原子操作時における相互作用力を解析することで原子操作時における原子の挙動が明らかになると考えられる。
また我々の研究グループでは、Ge(111)-c(2x8)再構成表面上の最表面にSn原子が埋め込まれた表面上において、室温環境下で探針-試料間相互作用力を制御することでSn原子とGe原子の位置を交換する「交換型原子操作」を用い、原子による文字(ナノ構造体)の作製に成功したが、現在のところ交換型原子操作の機構は解明されていない。本研究では室温だけでなく80Kの低温環境下においても交換型原子操作が可能であることを実験的に明らかにし、また室温での実験結果とは異なり80Kでは交換中の原子位置を検出することが可能であることを見出した。これらの結果から今後、交換型原子操作の機構の解明が可能となることが期待される。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report

Research Products

(13 results)

All 2006 2005 2004

All Journal Article (9 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results)

  • [Journal Article] Single Atomic Contact Adhesion and Dissipation in Dynamic Force Microscopy2006

    • Author(s)
      N.Oyabu
    • Journal Title

      Physical Review Letters (Accepted for publication)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanical Atom Manipulation and Artificial Nanostructuring at Low Temperature2006

    • Author(s)
      Noriaki Oyabu
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology Vol.4

      Pages: 1-8

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Direct Observation of a (3×3) Phase in α-Pb/Ge (111) at 10 K2005

    • Author(s)
      I.Brihuega
    • Journal Title

      Physical Review Letters Vol.95 No.20

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 原子間力顕微鏡によるSnとGe表面での原子操作2005

    • Author(s)
      森田清三
    • Journal Title

      表面科学 第26巻 第6号

      Pages: 351-356

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 原子間力顕微鏡による室温水平原子操作と組立2005

    • Author(s)
      森田清三
    • Journal Title

      固体物理 Vol.40 No.4

      Pages: 47-54

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Atom inlays performed at room temperature using atomic force microscopy2005

    • Author(s)
      Y.Sugimoto, M.Abe, S.Hirayama, N.Oyabu, O.Custance, S.Morita
    • Journal Title

      Nature Materials 4

      Pages: 156-159

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Lateral manipulation of single atoms at semiconductor surfaces using atomic force microscopy2005

    • Author(s)
      N.Oyabu, Y.Sugimoto, M.Abe, O.Custance, S.Morita
    • Journal Title

      Nanotechnology 16

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanical Distinction and Manipulation of Atoms Based on Noncontact Atomic Force Microscopy2005

    • Author(s)
      S.Morita, I.Yi, Y.Sugimoto, N.Oyabu, R.Nishi, O.Custance, M.Abe
    • Journal Title

      Applied Surface Science 241

      Pages: 2-8

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Atom selective imaging and mechanical atom manipulation using noncontact atomic force microscope2004

    • Author(s)
      S.Morita, Y.Sugimoto, N.Oyabu, R.Nishi, O.Custance, Y.Sugawara, M.Abe
    • Journal Title

      Journal of Electron Microscopy 53

      Pages: 163-168

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 量子デバイス作製装置及び方法、それを用いたシリコン量子コンピュータ素子2005

    • Inventor(s)
      森田清三, 杉本宜昭, 阿部真之, Oscar Custance, 大藪範昭
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪大学
    • Industrial Property Number
      2005-379825
    • Filing Date
      2005-12-28
    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 原子操作方法、原子操作装置、及び識別体形成方法2005

    • Inventor(s)
      森田清三, 杉本宜昭, 阿部真之, Oscar Custance, 大藪範昭
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪大学
    • Industrial Property Number
      2005-127045
    • Filing Date
      2005-04-25
    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 原子位置固定装置、原子位置固定方法及び原子操作方法2005

    • Inventor(s)
      森田清三, 杉本宜昭, 阿部真之, Oscar Custance, 大藪範昭
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪大学
    • Industrial Property Number
      2005-112342
    • Filing Date
      2005-04-08
    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 原子操作方法、原子操作装置、および識別体形成方法2004

    • Inventor(s)
      森田 清三, 他4名
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪大学
    • Industrial Property Number
      2004-272370
    • Filing Date
      2004-09-17
    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-03-31   Modified: 2016-04-21  

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