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固液界面現象の解明に資する原子間力顕微鏡による液中ナノレベル電位分布計測法の開発

Research Project

Project/Area Number 12J10544
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

小林 成貴  金沢大学, 電子情報学系, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012 – 2014-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords原子間力顕微鏡 / 液中電位計測 / 腐食
Research Abstract

絶縁体基板上での液中電位計測技術の開発 : 探針-電極間の間に印加された交流電圧が、電極上に配置された絶縁体を介することによって、実際に探針にかかる交流電界は減衰される。その減衰量を見積もる方法について検討した。ポテンショスタットで探針の電気化学ポテンシャルを制御すると、探針-基板間の電位差は、ケルビンプローブ顕微鏡法(KFM)と酷似した挙動が見られた。しかしながらKFMと異なり、交流電圧の周波数依存性があることや、探針側の電気化学ポテンシャル制御でしか起こらないことから、カンチレバーの表面応力に伴う現象であることがわかった。いくつかの仮定を考慮すれば、この手法で補正が可能であるが、適用範囲が大幅に制限される。今後は、有限要素法によるシミュレーションなどと併用して減衰率を検討したい。
銅配線腐食評価への応用 : 電子線後方散乱回折法(EBSD)で方位を調べた銅配線の結晶粒のNaCl水溶液中における腐食について、構造と電位分布測定から結晶方位による違いを比較した結果、方位によって溶出速度が異なることがわかった。また、腐食の進行が遅くなるにつれて電位が低くなる様子も見られた。腐食は電極電位と大きな関係があることから、今後は測定値と電極電位との関連性について検討する。
液中周波数変調AFM (FM-AFM)によるCaF2表面の原子スケール観察 : 本課題の予備的実験を兼ねて、液中FM-AFMを用いてCaF2/水界面の構造観察を行ったところ、結晶が溶解する溶液条件では、中性付近のpHでは、表面近傍のCaイオンと水溶液中のOHイオンが表面近傍で結合してカルシウムヒドロキソ錯体を形成して表面に吸着するのに対し、低いpHでは、表面近傍のプロトンが表面に吸着する様子が原子スケールではじめて観察された。また、過飽和溶液中では、表面が原子スケールで平坦性を保ちながら結晶成長していく様子が見られた。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Atomic-scale processes at the fluorite-water interface visualized by frequency modulation atomic force microscopy2013

    • Author(s)
      Naritaka Kobayashi, Shiro Itakura, Hitoshi Asakawa and Takeshi Fukuma
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 117 Issue: 46 Pages: 24388-24396

    • DOI

      10.1021/jp4076228

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dual frequency open-loop electric potential microscopy for local potential measuremerits in electrolyte solution with high ionic strength2012

    • Author(s)
      Naritaka Kobayashi
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 83 Issue: 3

    • DOI

      10.1063/1.3698207

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Atomic-resolution imaging in liquid by frequency modulation atomic force microscopy using small cantilevers with megahertz-order resonance frequencies2012

    • Author(s)
      Takeshi Fukuma
    • Journal Title

      Nanotechnology

      Volume: 23 Issue: 13 Pages: 135706-135706

    • DOI

      10.1088/0957-4484/23/13/135706

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] CaF_2 (111)/水界面で生じる原子スケールプロセスのFM-AFM解析2014

    • Author(s)
      小林 成貴
    • Organizer
      第61回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学(神奈川)
    • Year and Date
      2014-03-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Calibrating Potential Values Measured by Open-Loop Electric Potential Microsopy in Liquid Using Electrochemical Potential Control2013

    • Author(s)
      Naritaka Kobayashi
    • Organizer
      2013 MRS Fall Meeting and Exhibit
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Detailed hydration structures of calcite visualized by small-cantilever 3D-SFM2013

    • Author(s)
      Naritaka Kobayashi
    • Organizer
      The 16th Conference on Noncontact Atomic Force Microscopy
    • Place of Presentation
      Maryland, USA
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子間力顕微鏡による希薄電解液中でのCu配線腐食のナノスケール評価2013

    • Author(s)
      尾形奨一郎
    • Organizer
      第60回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Local Potential Measurements of Biological Systems 0n Insulating Substrate by Open-l]oop Electric Potential Microscopy in Liquid2012

    • Author(s)
      Naritaka Kobayashi
    • Organizer
      15th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
    • Place of Presentation
      Cesky Krumlov, Czech Republic
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Atomic-resolution Imaging of CaF2(lll) Surfaces by FM-AFM in Liquid2012

    • Author(s)
      Naritaka Kobayashi
    • Organizer
      15th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
    • Place of Presentation
      Cesky Krumlov, Czech Republic
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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