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超高真空TEM-AFMを用いた清浄な原子スケール金属接点力学特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H03522
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ構造物理
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

大島 義文  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80272699)

研究協力者 富取 正彦  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授
新井 豊子  金沢大学, 数物科学系, 教授
石塚 慧介  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2015年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワード透過型電子顕微鏡 / 水晶振動子 / 金属ナノ接点 / 力学的性質 / 周波数変調 / ナノ接点 / ナノコンタクト / 電子顕微鏡 / 機械材料・材料力学 / 原子間力顕微鏡 / 力計測
研究成果の概要

水晶振動子の共振周波数シフトを用いた力計測を組み込んだTEM-AFMホルダーを設計・開発し、金ナノ接点のヤング率について直径依存性を明らかにした。この力計測法は、水晶振動子の高い共振周波数、および、高いバネ定数を活用することで、極めて小さな振幅でも原子スケールの力の傾きを計測できた。信号ノイズの対策を行うことで、約6N/mの分解能で力の傾き(つまり、等価バネ定数)を計測できる。また、振動子の振幅が約80pmと小さいため、力計測と同時に原子分解能像を得ることも可能であった。解析より、金ナノ接点のヤング率は、直径10nm以下になると徐々に低下することを定量的に明らかに出来た。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 5件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Three-dimensional lattice rotation in GaAs nanowire growth on hydrogen-silsesquioxane covered GaAs (001) using molecular beam epitaxy2018

    • 著者名/発表者名
      D. Q. Tran, H. T. Pham, K. Higashimine, Y. Oshima and M. Akabori
    • 雑誌名

      Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures

      巻: 99 ページ: 58-62

    • DOI

      10.1016/j.physe.2018.01.010

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An InAs/high-k/low-k structure: electron transport and interface analysis2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ui, R. Mori, S. P. Le, Y. Oshima, and T. Suzuki.
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 号: 5 ページ: 055303-055303

    • DOI

      10.1063/1.4983176

    • NAID

      120006584033

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental investigation of the atomic and electronic structures at the 4H-SiC(0001)/SiO2 interface2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, C. J. Kirkham, S. Saito and Y. Oshima
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 11 ページ: 115311-115311

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.115311

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of hydrazine sensor based on silica-coated Fe2O3 magnetic nanoparticles prepared by a rapid microwave irradiation method2017

    • 著者名/発表者名
      H. Akhter, J. Murshed, Md. A. Rashed, Y. Oshima, Y. Nagao, M. M. Rahman, A. M. Asiri, M.A. Hasnat, Md. N. Uddin, and I. A. Siddiquey
    • 雑誌名

      J. Alloys and Compounds

      巻: 698 ページ: 921-929

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2016.12.266

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-dimensional characterization of Guinier-Preston zones in an Al-Cu alloy using depth-sectioning technique2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hamaoka, C.-Y. Jao, X. Zhang, Y. Oshima, and Masaki Takeguchi
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 66 ページ: 78-88

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfw104

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction study of nitrogen ion beam with silicon2017

    • 著者名/発表者名
      M. E. Schmidt, X. Zhang, Y. Oshima, L. T. Anh A. Yasaka, T. Kanzaki, M. Muruganathan, M. Akabori, T. Shimoda and H. Mizuta
    • 雑誌名

      J. Vac. Sci.& Tech. B

      巻: 35 号: 3

    • DOI

      10.1116/1.4977566

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of large thermal vibration for Cu atoms in tetrahedrite by high-angle annular dark-field imaging2017

    • 著者名/発表者名
      T. P. Mishra, M. Koyano and Y. Oshima
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 10 号: 4 ページ: 045601-045601

    • DOI

      10.7567/apex.10.045601

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A stable lithium-rich surface structure for lithium-rich layered cathode materials2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kim, W. Cho, X. Zhang, Y. Oshima and J. Wook Choi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 13598-13598

    • DOI

      10.1038/ncomms13598

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In situ Scanning Electron Microscope Observation of Silicon Anode Reactions in Lithium-Ion Battery during Charge-Discharge Processes2016

    • 著者名/発表者名
      Chen, C.-Y.; Sano, T.; Tsuda, T.; Ui, K.; Oshima, Y.; Yamagata, M.; Ishikawa, M.; Haruta, M.; Doi, T.; Inaba, M.; Kuwabata, S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 36153-36153

    • DOI

      10.1038/srep36153

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the Mechanism of Crystal Water Insertion during Anomalous Spinel-to-Birnessite Phase Transition2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kim, S. Lee, K. W. Nam, J. Shin, S. Y. Lim, W. Cho, K. Suzuki, Y. Oshima, M. Hirayama, R. Kanno and J. W. Choi
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 28 号: 15 ページ: 5488-5494

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.6b02083

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atomic resolved Phase Map of monolayer MoS2 retrieved by Spherical Aberration-Corrected Transport of Intensity Equation2016

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang and Y. Oshima
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 65 号: 5 ページ: 422-428

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfw026

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Transitions in a LiMn2O4 Nanowire Battery Observed by Operando Electron Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      S. Lee, Y. Oshima, E. Hosono, H. Zhou, K. Kim, H. M. Chang, R. Kanno and K. Takayanagi
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 9 号: 1 ページ: 626-632

    • DOI

      10.1021/nn505952k

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication of Nanoelectronic Device using Suspended Graphene Nanoribbon2018

    • 著者名/発表者名
      Kanako Mizutani, Ryo Okubo, Xiaobin Zhang, Marek E. Schmidt, Manoharan Muruganathan, Hiroshi Mizuta and Yoshifumi Oshima
    • 学会等名
      International Conference on Nanoscience and Nanotechnology 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シングルナノスケールにおける金接点弾性の寸法効果2018

    • 著者名/発表者名
      石塚慧介、村上拓、大島義文、富取正彦、新井豊子
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 金接点弾性のシングルナノスケールでの特異的寸法依存性2018

    • 著者名/発表者名
      石塚慧介、村上拓、大島義文、富取正彦、新井豊子
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] TEM―FM-AFM法による金ナノ接点のヤング率測定2017

    • 著者名/発表者名
      石塚慧介、村上拓、大島義文、富取正彦、新井豊子
    • 学会等名
      2017年真空・表面科学合同講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of Electrochemical Cell for Scanning Electron Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Gada He, Masahiko Tomitori, Yoshifumi Oshima
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Young’s Modulus of Au nanocontacts measured by FM-AFM under TEM observation2017

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ishizuka, Taku Murakami, Yoshifumi Oshima, Masahiko Tomitori, Toyoko Arai
    • 学会等名
      2017年応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Suspended Graphene Nanoribbons Device2017

    • 著者名/発表者名
      (48)Kanako Mizutani, Xiaobin Zhang, Marek Schmidt, Manoharan Muruganathan, Hiroshi Mizuta and, Yoshifumi Oshima
    • 学会等名
      2017年応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 周波数変調原子間力顕微鏡を組み込んだ透過型電子顕微鏡による金ナノ接点の力学特性の計測2016

    • 著者名/発表者名
      石塚慧介, 村上拓, 橋本遼太, 大島義文, 富取正彦, 新井豊子
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Operando TEM observation of lithium ion battery2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Oshima, S. Lee, K. Suzuki, R. Kanno, E. Hosono, H. Zhou and K. Takayanagi
    • 学会等名
      20th International Vacuum Congress
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-situ TEM observation of jump-to-contact at gold nano-gap2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ishizuka and Y. Oshima
    • 学会等名
      20th International Vacuum Congress
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TEM-STM法によるJump to Contact形状依存性の解明2016

    • 著者名/発表者名
      石塚 慧介,大島 義文
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第72回学術講演会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-06-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] FM-AFMを用いた金ナノ接点の電気的・力学的特性の測定2016

    • 著者名/発表者名
      村上 拓,橋本 遼太,石塚 慧介,大島 義文,富取正彦,新井 豊子
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第72回学術講演会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-06-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 長辺水晶振動子力学センサーを取り付けた透過型電子顕微鏡ホルダーの開発2016

    • 著者名/発表者名
      大島義文, 橋本遼太, 石塚慧介, 村上拓, 新井豊子, 富取正彦
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノギャップ接触プロセスにおける形状依存性2016

    • 著者名/発表者名
      石塚慧介, 大島義文
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 長辺振動水晶振動子を力学センサーに応用した金ナノ接点の力学・電気伝導特性の同時計測2015

    • 著者名/発表者名
      橋本 遼太、新井 豊子、大島 義文、富取 正彦
    • 学会等名
      第76会応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ接点の力学的・電気的特性の同時測定法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      村上拓, 橋本遼太, 石塚慧介, 大島義文, 富取正彦, 新井豊子
    • 学会等名
      2015年日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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