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AFMの探針に作用する力をベクトルとして検出、力の制御を行う研究

研究課題

研究課題/領域番号 05452215
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 計測・制御工学
研究機関東京大学

研究代表者

川勝 英樹 (川藤 英樹)  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30224728)

研究分担者 増沢 隆久  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013215)
ブロイレル ハネス  東京大学, 生産技術研究所, 助教授
ハネス ブロイレル  東京大学, 生産技術研究所, 客員助教授
研究期間 (年度) 1993 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
7,300千円 (直接経費: 7,300千円)
1995年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
1994年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1993年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
キーワードAFM / STM / 固体物理 / 原子間力顕微鏡 / 走査型力顕微鏡 / 表面物性 / ナノテクノロジー / 制御 / 顕微鏡
研究概要

現在の走査型力顕微鏡は長さ200ミクロン程度のカンチレバ-の先端に走査用の探針を固定し,その探針を用いて試料表面の走査を行っている.探針に作用する力はカンチレバ-の変位として検出される.従来の走査型力顕微鏡では,カンチレバ-の変位を1軸の光てこやレーザー干渉針を用いて検出している.この方法では,カンチレバ-の変形を一意に検出することが出来ず,結果的に探針先端に作用する力をベクトルとして検出することや,探針先端の軌跡を知ることはできない.
本年度は,このような問題点を解決すべく,光てこ検出系を2軸有する走査型力顕微鏡を作成し、走査実験を行った.前年度の観察に加え.更に装置の改良を行った.その結果,原子オーダで探針先端の挙動を明らかにすことが可能となった。以下に得られた知見を列挙する。
(1)雲母を走査した場合,探針先端が離散的な吸着端の間をジグザグ状に移動することが原子レベルで直接観察された.ここで直接とは,多軸光てこ系でカンチレバ-の変位が求められるため、探針先端の座標が一意にリアルタイムで求められるということである.
(2)雲母をその表面の法線方向を軸として回転させた上で探針を走査した場合、探針は同じく離散的な吸着点の上をなぞる.但し,走査軸と結晶方位がなす角度によって得られる像は異なる.作製した装置によって,原子間力顕微鏡の結像原理が明らかにされた.
(3)光てこに用いるレーザ光のスポットをカンチレバ-の異なるところに照射し,それによる検出感度や,検出される信号の極性が変わることを示した.この実験結果は,今後カンチレバ-の運動を動的に捉える場合のレーザスポットのセッチングの重要性を明らかにした.
上記の研究生かは,日本応用物理学会誌,アメリカ物理学会誌にそれぞれ掲載されている.

報告書

(4件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] H.Kawakatsu,T.Saito,H.Kongami,P.Blanult,M.Kawai and M.Watanabe: "Dstecting and controlling forces in atomic force microscopy with mult:clegrees of frealom" Jonrnal of Vacuum Science and Technolog. B12. 1686-1689 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawakatsu,H.Blenler,T.Saito,and H.Kongami: "Dual Opticsl levers for atomic force microscopy" Japan Jonrnal of Applied Physics. 34. 3400-3402 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawakatsu,and T.Sato: "Scannrig force microuopy with two optical levers for detection of deformations of the cant:lever" Journal of Vacuum Science and Technology. B14. 1-5 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawakatsu, H.Bleuler, T.Saito, H.Kougami: "Dual optical levers for atomic force microscopy" Japan Journal of Applied Physics. 34. 3400-3402 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawakatsu and T.Saito: "Scanning force microscopy with two optical levers for detection of defermations of the cantilever" Jounal of Vacuum Science and Technology. B14. 1-5 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawakatsu, T.Saito, H.Kougami, P.Blanalt, M.Watanabe, M.Kawai, N.Nishioki: "Journal of Vacuuum Science and Techonology" Detecting and Controlling forces in atomic force microscopy with multidegrees of freedem.B12. 1686-1689 (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kawakatsu,H.Bleuler,T.Saito,H.Kongami: "Dual optical levers for atcmic force microscapy" Japan Journal of Applied Physics. 34. 3400-3402 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kawakatsu and T.Saito: "Scanning force microscopy with two optical levers for detation of deformations of the cantilever" Journal of Uacuum Science and Technology. B14. 1-5 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kawakatsu: "Mersurement of length and force in the naro region" in Proc.of Europe-Asia Workshopor Mechatronics. Sept. 52- (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kawakatsu,T.Saito,H.Kongami et al.: "Detecting and contrcolling forces in atomic force microscopy with multidegress of fresdom" Journal of Vacnnm Science and Technology. B12. 1686-1689 (1994)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kawakatsu,T.Saito,H.Kongami,P.Blanalt,M.Kawai,M.Watanabe,N.Nishioki20GB01:Detecting and Controlling forces in Atomic force microscopy with multidegrees of freedom: Journal of Vacuum Science and Technology. B12. 1686-1689 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 川勝,ブロイレル,斉藤,鴻上,ブラナルト,川合,渡辺,西沖: "バイオサンプル観察のための原子間力顕微鏡の力制御の研究" 生産研究. 46-1. 15-18 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 川勝,川合,渡辺,西沖: "原子間力顕微鏡の力制御の多自由度化" 生産研究. 45-6. 78-81 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kawakatsu,T.Saito,H.Kougami,P.Blanalt,M.Watanabe,N.Nishioki: "Detecting and controling forces in atomic force microscopy with multi-degrees of freedom" Journal of Vacuum Science and Technology. MAR/APRIL(予定). (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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