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ナノスケール液中電位分布計測AFM技術の性能改善による実用性の向上

研究課題

研究課題/領域番号 17H02734
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 ナノ材料化学
研究機関埼玉大学

研究代表者

小林 成貴  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (40595998)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワード原子間力顕微鏡 / 表面電位 / 固液界面 / AFM / 電位分布 / ナノ計測 / 電位計測 / ケルビンプローブフォース顕微鏡 / 液中電位分布計測
研究成果の概要

オープンループ電位顕微鏡(OL-EPM)は、電極表面の構造と電位分布を液中かつナノスケールで同時に観察できる原子間力顕微鏡技術である。本研究では、OL-EPMによる電位の定量測定の精度向上を目指して、探針先端部にはたらく静電的相互作用力のみを検出できる方法について検討した。まず、探針先端部以外を絶縁膜で覆った導電性カンチレバーの作製方法を考案し、交流バイアス電圧の周波数特性や探針-試料間距離依存性から、このカンチレバーの有効性を示せた。また、ヘテロダイン法による静電力検出についても検討し、探針先端部の静電的相互作用力を支配的に検出できる可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

OL-EPMは表面の電位分布を液中で測定できる唯一の技術である。本研究の成果をもとに、OL-EPMがさらなる進化を遂げることができれば、電気化学反応に関わる諸現象の理解は飛躍的に進むと期待される。さらに、OL-EPMは、金属材料、電池、化粧品など、多岐にわたる分野において産業の発展に大きく貢献できる共通基盤技術になると期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Simultaneous atomic-resolution flexural and torsional imaging in liquid by frequency modulation atomic force microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Umemoto Megumi、Kawamura Ryuzo、Yoshikawa Hiroshi Y.、Nakabayashi Seiichiro、Kobayashi Naritaka
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SI ページ: SIII01-SIII01

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7479

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Nanobubbles at Roughness Regulated Surfaces; Why Does the Normal Hydrogen Electrode Need a Platinized-Platinum Electrode?2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kashiwagi, Tamon Hattori, Yudai Samejima, Naritaka Kobayashi, Seiichiro Nakabayashi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 12 ページ: 7416-7424

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b11648

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic-Scale Imaging of Surface and Hydration Structures of Stable and Metastable Acetaminophen Crystals by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Naritaka、Maruyama Mihoko、Mori Yoichiro、Fukukita Suguru、Adachi Hiroaki、Takano Kazufumi、Murakami Satoshi、Matsumura Hiroyoshi、Inoue Tsuyoshi、Yoshimura Masashi、Nakabayashi Seiichiro、Mori Yusuke、Yoshikawa Hiroshi Y.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 38 ページ: 21983-21990

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b06928

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Transfer Kinetics of Methylviologen Included in 4-Sulfonatocalix[n]arenes at Glassy Carbon Electrode; Adiabaticity and Activation Energy2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takahashi, Takashi Fujihara, Naritaka Kobayashi, Seiichiro Nakabayashi, Zsombor Miskolczy, Laszlo Biczok
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 708 ページ: 222-227

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2018.08.005

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-Assembly of Anionic Pyrene Derivatives with Cationic Surfactants Bearing a Tetradecyl Chain2018

    • 著者名/発表者名
      Zsombor Miskolczy, Yuki Takahashi, Naritaka Kobayashi, Seiichiro Nakabayashi, Alexandre Loukanov, Laszlo Biczok
    • 雑誌名

      Colloids and Surface A

      巻: 552 ページ: 161-168

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2018.05.018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural change of nonionic surfactant self-assembling at electrochemically controlled HOPG/electrolyte interface2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Naritaka、Saitoh Hirokazu、Kawamura Ryuzo、Yoshikawa Hiroshi Y.、Nakabayashi Seiichiro
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      巻: 799 ページ: 444-450

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2017.06.046

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 周波数変調原子間力顕微鏡による有機非線形光学結晶の水和構造計測2019

    • 著者名/発表者名
      小林成貴,吉村瞭,高橋秀実,丸山美帆子,中嶋誠,岡田修司,吉村政志,森勇介,中林誠一郎,吉川洋史
    • 学会等名
      第48回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] AFMによるα-グリシン結晶の水和構造の結晶面間比較2019

    • 著者名/発表者名
      梅本愛美,川村隆三,吉川洋史,中林誠一郎,小林成貴
    • 学会等名
      第48回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)による酸化物半導体ー電解液界面の原子スケール構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      鮫島悠大,吉川洋史,小林成貴,中林誠一郎
    • 学会等名
      第9回CJS化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous Atomic-Resolution Flexural and Torsional Imaging in Liquid by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Megumi Umemoto, Ryuzo Kawamura, Hiroshi Y. Yoshikawa, Seiichiro Nakabayashi and Naritaka Kobayashi
    • 学会等名
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atomic-scale Imaging of Hydrated Water Molecules at a Solid-Liquid Interface by Atomic Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Naritaka Kobayashi
    • 学会等名
      International Conference “MODERN TRENDS IN PHYSICS” 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 表面粗さが白金電極上の水素ナノバブルに与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      鮫島悠大,柏木顕太朗,服部多聞,吉川洋史,川村隆三,小林成貴,中林誠一郎
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 薬剤有機分子結晶表面に形成される水和構造の多形間比較2018

    • 著者名/発表者名
      小林成貴,丸山美帆子,森陽一郎,福喜多俊,安達宏昭,高野和文,村上聡,松村浩由,井上豪,吉村政志,中林誠一郎,森勇介,吉川洋史
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 周波数変調AFMによる有機結晶多形の原子スケール水和構造計測2018

    • 著者名/発表者名
      梅本愛美,川村隆三,吉川洋史,中林誠一郎,小林成貴
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 周波数変調AFMによる有機結晶多形の原子スケール水和構造計測2018

    • 著者名/発表者名
      梅本愛美,川村隆三,吉川洋史,中林誠一郎,小林成貴
    • 学会等名
      第8回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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